]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
Style change.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / sched_ule.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
10  *    disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 /*
28  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
29  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
30  * performance under load even on uni-processor systems.
31  *
32  * etymology:
33  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
34  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
35  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
36  */
37
38 #include <sys/cdefs.h>
39 __FBSDID("$FreeBSD$");
40
41 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
42 #include "opt_kdtrace.h"
43 #include "opt_sched.h"
44
45 #include <sys/param.h>
46 #include <sys/systm.h>
47 #include <sys/kdb.h>
48 #include <sys/kernel.h>
49 #include <sys/ktr.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/mutex.h>
52 #include <sys/proc.h>
53 #include <sys/resource.h>
54 #include <sys/resourcevar.h>
55 #include <sys/sched.h>
56 #include <sys/smp.h>
57 #include <sys/sx.h>
58 #include <sys/sysctl.h>
59 #include <sys/sysproto.h>
60 #include <sys/turnstile.h>
61 #include <sys/umtx.h>
62 #include <sys/vmmeter.h>
63 #include <sys/cpuset.h>
64 #include <sys/sbuf.h>
65
66 #ifdef HWPMC_HOOKS
67 #include <sys/pmckern.h>
68 #endif
69
70 #ifdef KDTRACE_HOOKS
71 #include <sys/dtrace_bsd.h>
72 int                             dtrace_vtime_active;
73 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
74 #endif
75
76 #include <machine/cpu.h>
77 #include <machine/smp.h>
78
79 #if defined(__powerpc__) && defined(E500)
80 #error "This architecture is not currently compatible with ULE"
81 #endif
82
83 #define KTR_ULE 0
84
85 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
86 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
87 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (sizeof("CPU ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)) - 1 + sizeof(" load"))
88
89 /*
90  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
91  * by the thread lock.
92  */
93 struct td_sched {       
94         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
95         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
96         u_char          ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
97         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
98         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
99         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
100         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
101         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
102         int             ts_incrtick;    /* Last tick that we incremented on */
103         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
104         int             ts_ticks;       /* Tick count */
105 #ifdef KTR
106         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
107 #endif
108 };
109 /* flags kept in ts_flags */
110 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
111 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
112
113 static struct td_sched td_sched0;
114
115 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
116 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
117     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
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
129 #define PRI_MIN_INTERACT        PRI_MIN_TIMESHARE
130 #define PRI_MAX_INTERACT        (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE - 1)
131 #define PRI_MIN_BATCH           (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE)
132 #define PRI_MAX_BATCH           PRI_MAX_TIMESHARE
133
134 /*
135  * Cpu percentage computation macros and defines.
136  *
137  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
138  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
139  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
140  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
141  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
142  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
143  */
144 #define SCHED_TICK_SECS         10
145 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
146 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
147 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
148 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
149 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
150
151 /*
152  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
153  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
154  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
155  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
156  * or positive nice respectively.
157  *
158  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
159  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
160  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
161  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
162  */
163 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
164 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
165 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_BATCH + SCHED_PRI_NHALF)
166 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_BATCH - SCHED_PRI_NHALF)
167 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN + 1)
168 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
169     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
170     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
171 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
172
173 /*
174  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
175  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
176  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
177  * models the intent of the thread.
178  *
179  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
180  *              before throttling back.
181  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
182  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
183  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
184  */
185 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
186 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
187 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
188 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
189 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
190
191 /*
192  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
193  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
194  *                      due to rounding would be unacceptably high.
195  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
196  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
197  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
198  */
199 static int sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
200 static int realstathz;
201 static int tickincr;
202 static int sched_slice = 1;
203 #ifdef PREEMPTION
204 #ifdef FULL_PREEMPTION
205 static int preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
206 #else
207 static int preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
208 #endif
209 #else 
210 static int preempt_thresh = 0;
211 #endif
212 static int static_boost = PRI_MIN_BATCH;
213 static int sched_idlespins = 10000;
214 static int sched_idlespinthresh = 16;
215
216 /*
217  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
218  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
219  * locking in sched_pickcpu();
220  */
221 struct tdq {
222         /* Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch(). */
223         struct mtx      tdq_lock;               /* run queue lock. */
224         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
225         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
226         volatile int    tdq_cpu_idle;           /* cpu_idle() is active. */
227         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
228         int             tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
229         short           tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
230         short           tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
231         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
232         u_char          tdq_ipipending;         /* IPI pending. */
233         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
234         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
235         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
236         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
237         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
238         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
239 #ifdef KTR
240         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
241 #endif
242 } __aligned(64);
243
244 /* Idle thread states and config. */
245 #define TDQ_RUNNING     1
246 #define TDQ_IDLE        2
247
248 #ifdef SMP
249 struct cpu_group *cpu_top;              /* CPU topology */
250
251 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
252 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
253
254 /*
255  * Run-time tunables.
256  */
257 static int rebalance = 1;
258 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
259 static int affinity;
260 static int steal_htt = 1;
261 static int steal_idle = 1;
262 static int steal_thresh = 2;
263
264 /*
265  * One thread queue per processor.
266  */
267 static struct tdq       tdq_cpu[MAXCPU];
268 static struct tdq       *balance_tdq;
269 static int balance_ticks;
270
271 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu[PCPU_GET(cpuid)])
272 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu[(x)])
273 #define TDQ_ID(x)       ((int)((x) - tdq_cpu))
274 #else   /* !SMP */
275 static struct tdq       tdq_cpu;
276
277 #define TDQ_ID(x)       (0)
278 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
279 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
280 #endif
281
282 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
283 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
284 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
285 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
286 #define TDQ_LOCKPTR(t)          (&(t)->tdq_lock)
287
288 static void sched_priority(struct thread *);
289 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
290 static int sched_interact_score(struct thread *);
291 static void sched_interact_update(struct thread *);
292 static void sched_interact_fork(struct thread *);
293 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *);
294
295 /* Operations on per processor queues */
296 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
297 static void tdq_setup(struct tdq *);
298 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
299 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
300 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
301 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
302 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
303 void tdq_print(int cpu);
304 static void runq_print(struct runq *rq);
305 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
306 #ifdef SMP
307 static int tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
308 static int tdq_idled(struct tdq *);
309 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
310 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
311 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
312 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
313 static void sched_balance(void);
314 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
315 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
316 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
317 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
318 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
319 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
320     struct cpu_group *cg, int indent);
321 #endif
322
323 static void sched_setup(void *dummy);
324 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
325
326 static void sched_initticks(void *dummy);
327 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
328     NULL);
329
330 /*
331  * Print the threads waiting on a run-queue.
332  */
333 static void
334 runq_print(struct runq *rq)
335 {
336         struct rqhead *rqh;
337         struct thread *td;
338         int pri;
339         int j;
340         int i;
341
342         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
343                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
344                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
345                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
346                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
347                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
348                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
349                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
350                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
351                                             td, td->td_name, td->td_priority,
352                                             td->td_rqindex, pri);
353                                 }
354                         }
355         }
356 }
357
358 /*
359  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
360  */
361 void
362 tdq_print(int cpu)
363 {
364         struct tdq *tdq;
365
366         tdq = TDQ_CPU(cpu);
367
368         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
369         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
370         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
371         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
372         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
373         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
374         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
375         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
376         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
377         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
378         printf("\trealtime runq:\n");
379         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
380         printf("\ttimeshare runq:\n");
381         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
382         printf("\tidle runq:\n");
383         runq_print(&tdq->tdq_idle);
384 }
385
386 static inline int
387 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
388 {
389         /*
390          * If the new priority is not better than the current priority there is
391          * nothing to do.
392          */
393         if (pri >= cpri)
394                 return (0);
395         /*
396          * Always preempt idle.
397          */
398         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
399                 return (1);
400         /*
401          * If preemption is disabled don't preempt others.
402          */
403         if (preempt_thresh == 0)
404                 return (0);
405         /*
406          * Preempt if we exceed the threshold.
407          */
408         if (pri <= preempt_thresh)
409                 return (1);
410         /*
411          * If we're interactive or better and there is non-interactive
412          * or worse running preempt only remote processors.
413          */
414         if (remote && pri <= PRI_MAX_INTERACT && cpri > PRI_MAX_INTERACT)
415                 return (1);
416         return (0);
417 }
418
419 #define TS_RQ_PPQ       (((PRI_MAX_BATCH - PRI_MIN_BATCH) + 1) / RQ_NQS)
420 /*
421  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
422  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
423  * queue position for timeshare threads.
424  */
425 static __inline void
426 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
427 {
428         struct td_sched *ts;
429         u_char pri;
430
431         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
432         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
433
434         pri = td->td_priority;
435         ts = td->td_sched;
436         TD_SET_RUNQ(td);
437         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
438                 tdq->tdq_transferable++;
439                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
440         }
441         if (pri < PRI_MIN_BATCH) {
442                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
443         } else if (pri <= PRI_MAX_BATCH) {
444                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
445                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_BATCH && pri >= PRI_MIN_BATCH,
446                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
447                 /*
448                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
449                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
450                  */
451                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
452                         pri = (pri - PRI_MIN_BATCH) / TS_RQ_PPQ;
453                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
454                         /*
455                          * This effectively shortens the queue by one so we
456                          * can have a one slot difference between idx and
457                          * ridx while we wait for threads to drain.
458                          */
459                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
460                             pri == tdq->tdq_ridx)
461                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
462                 } else
463                         pri = tdq->tdq_ridx;
464                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
465                 return;
466         } else
467                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
468         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
469 }
470
471 /* 
472  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
473  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
474  * transferable count does not reflect them.
475  */
476 static __inline void
477 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
478 {
479         struct td_sched *ts;
480
481         ts = td->td_sched;
482         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
483         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
484             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
485         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
486                 tdq->tdq_transferable--;
487                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
488         }
489         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
490                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
491                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
492                 else
493                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
494         } else
495                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
496 }
497
498 /*
499  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
500  * for this thread to the referenced thread queue.
501  */
502 static void
503 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
504 {
505
506         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
507         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
508
509         tdq->tdq_load++;
510         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
511                 tdq->tdq_sysload++;
512         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
513 }
514
515 /*
516  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
517  * exiting.
518  */
519 static void
520 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
521 {
522
523         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
524         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
525         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
526             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
527
528         tdq->tdq_load--;
529         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
530                 tdq->tdq_sysload--;
531         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
532 }
533
534 /*
535  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
536  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
537  */
538 static void
539 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
540 {
541         struct thread *td;
542
543         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
544         if (ctd == NULL)
545                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
546         td = tdq_choose(tdq);
547         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
548                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
549         else
550                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
551 }
552
553 #ifdef SMP
554 struct cpu_search {
555         cpuset_t cs_mask;
556         u_int   cs_load;
557         u_int   cs_cpu;
558         int     cs_limit;       /* Min priority for low min load for high. */
559 };
560
561 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
562 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
563 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
564
565 #define CPUSET_FOREACH(cpu, mask)                               \
566         for ((cpu) = 0; (cpu) <= mp_maxid; (cpu)++)             \
567                 if (CPU_ISSET(cpu, &mask))
568
569 static __inline int cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
570     struct cpu_search *high, const int match);
571 int cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low);
572 int cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high);
573 int cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
574     struct cpu_search *high);
575
576 /*
577  * This routine compares according to the match argument and should be
578  * reduced in actual instantiations via constant propagation and dead code
579  * elimination.
580  */ 
581 static __inline int
582 cpu_compare(int cpu, struct cpu_search *low, struct cpu_search *high,
583     const int match)
584 {
585         struct tdq *tdq;
586
587         tdq = TDQ_CPU(cpu);
588         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
589                 if (CPU_ISSET(cpu, &low->cs_mask) &&
590                     tdq->tdq_load < low->cs_load &&
591                     tdq->tdq_lowpri > low->cs_limit) {
592                         low->cs_cpu = cpu;
593                         low->cs_load = tdq->tdq_load;
594                 }
595         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
596                 if (CPU_ISSET(cpu, &high->cs_mask) &&
597                     tdq->tdq_load >= high->cs_limit && 
598                     tdq->tdq_load > high->cs_load &&
599                     tdq->tdq_transferable) {
600                         high->cs_cpu = cpu;
601                         high->cs_load = tdq->tdq_load;
602                 }
603         return (tdq->tdq_load);
604 }
605
606 /*
607  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
608  * according to the match argument.  This routine actually compares the
609  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
610  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
611  * the system.  This balances work among caches and busses.
612  *
613  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
614  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
615  * also recursive to the depth of the tree.
616  */
617 static __inline int
618 cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
619     struct cpu_search *high, const int match)
620 {
621         int total;
622
623         total = 0;
624         if (cg->cg_children) {
625                 struct cpu_search lgroup;
626                 struct cpu_search hgroup;
627                 struct cpu_group *child;
628                 u_int lload;
629                 int hload;
630                 int load;
631                 int i;
632
633                 lload = -1;
634                 hload = -1;
635                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++) {
636                         child = &cg->cg_child[i];
637                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
638                                 lgroup = *low;
639                                 lgroup.cs_load = -1;
640                         }
641                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
642                                 hgroup = *high;
643                                 lgroup.cs_load = 0;
644                         }
645                         switch (match) {
646                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
647                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
648                                 break;
649                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
650                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
651                                 break;
652                         case CPU_SEARCH_BOTH:
653                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
654                                 break;
655                         }
656                         total += load;
657                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
658                                 if (load < lload || low->cs_cpu == -1) {
659                                         *low = lgroup;
660                                         lload = load;
661                                 }
662                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) 
663                                 if (load > hload || high->cs_cpu == -1) {
664                                         hload = load;
665                                         *high = hgroup;
666                                 }
667                 }
668         } else {
669                 int cpu;
670
671                 CPUSET_FOREACH(cpu, cg->cg_mask)
672                         total += cpu_compare(cpu, low, high, match);
673         }
674         return (total);
675 }
676
677 /*
678  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
679  * optimization.
680  */
681 int
682 cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
683 {
684         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
685 }
686
687 int
688 cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
689 {
690         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
691 }
692
693 int
694 cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
695     struct cpu_search *high)
696 {
697         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
698 }
699
700 /*
701  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
702  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
703  * acceptable.
704  */
705 static inline int
706 sched_lowest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int pri)
707 {
708         struct cpu_search low;
709
710         low.cs_cpu = -1;
711         low.cs_load = -1;
712         low.cs_mask = mask;
713         low.cs_limit = pri;
714         cpu_search_lowest(cg, &low);
715         return low.cs_cpu;
716 }
717
718 /*
719  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
720  */
721 static inline int
722 sched_highest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int minload)
723 {
724         struct cpu_search high;
725
726         high.cs_cpu = -1;
727         high.cs_load = 0;
728         high.cs_mask = mask;
729         high.cs_limit = minload;
730         cpu_search_highest(cg, &high);
731         return high.cs_cpu;
732 }
733
734 /*
735  * Simultaneously find the highest and lowest loaded cpu reachable via
736  * cg.
737  */
738 static inline void 
739 sched_both(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int *lowcpu, int *highcpu)
740 {
741         struct cpu_search high;
742         struct cpu_search low;
743
744         low.cs_cpu = -1;
745         low.cs_limit = -1;
746         low.cs_load = -1;
747         low.cs_mask = mask;
748         high.cs_load = 0;
749         high.cs_cpu = -1;
750         high.cs_limit = -1;
751         high.cs_mask = mask;
752         cpu_search_both(cg, &low, &high);
753         *lowcpu = low.cs_cpu;
754         *highcpu = high.cs_cpu;
755         return;
756 }
757
758 static void
759 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
760 {
761         cpuset_t mask;
762         int high;
763         int low;
764         int i;
765
766         CPU_FILL(&mask);
767         for (;;) {
768                 sched_both(cg, mask, &low, &high);
769                 if (low == high || low == -1 || high == -1)
770                         break;
771                 if (sched_balance_pair(TDQ_CPU(high), TDQ_CPU(low)))
772                         break;
773                 /*
774                  * If we failed to move any threads determine which cpu
775                  * to kick out of the set and try again.
776                  */
777                 if (TDQ_CPU(high)->tdq_transferable == 0)
778                         CPU_CLR(high, &mask);
779                 else
780                         CPU_CLR(low, &mask);
781         }
782
783         for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
784                 sched_balance_group(&cg->cg_child[i]);
785 }
786
787 static void
788 sched_balance(void)
789 {
790         struct tdq *tdq;
791
792         /*
793          * Select a random time between .5 * balance_interval and
794          * 1.5 * balance_interval.
795          */
796         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
797         balance_ticks += random() % balance_interval;
798         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
799                 return;
800         tdq = TDQ_SELF();
801         TDQ_UNLOCK(tdq);
802         sched_balance_group(cpu_top);
803         TDQ_LOCK(tdq);
804 }
805
806 /*
807  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
808  */
809 static void
810 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
811 {
812         if (one < two) {
813                 TDQ_LOCK(one);
814                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
815         } else {
816                 TDQ_LOCK(two);
817                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
818         }
819 }
820
821 /*
822  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
823  */
824 static void
825 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
826 {
827         TDQ_UNLOCK(one);
828         TDQ_UNLOCK(two);
829 }
830
831 /*
832  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
833  */
834 static int
835 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
836 {
837         int transferable;
838         int high_load;
839         int low_load;
840         int moved;
841         int move;
842         int cpu;
843         int diff;
844         int i;
845
846         tdq_lock_pair(high, low);
847         transferable = high->tdq_transferable;
848         high_load = high->tdq_load;
849         low_load = low->tdq_load;
850         moved = 0;
851         /*
852          * Determine what the imbalance is and then adjust that to how many
853          * threads we actually have to give up (transferable).
854          */
855         if (transferable != 0) {
856                 diff = high_load - low_load;
857                 move = diff / 2;
858                 if (diff & 0x1)
859                         move++;
860                 move = min(move, transferable);
861                 for (i = 0; i < move; i++)
862                         moved += tdq_move(high, low);
863                 /*
864                  * In case the target isn't the current cpu IPI it to force a
865                  * reschedule with the new workload.
866                  */
867                 cpu = TDQ_ID(low);
868                 sched_pin();
869                 if (cpu != PCPU_GET(cpuid))
870                         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
871                 sched_unpin();
872         }
873         tdq_unlock_pair(high, low);
874         return (moved);
875 }
876
877 /*
878  * Move a thread from one thread queue to another.
879  */
880 static int
881 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
882 {
883         struct td_sched *ts;
884         struct thread *td;
885         struct tdq *tdq;
886         int cpu;
887
888         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
889         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
890
891         tdq = from;
892         cpu = TDQ_ID(to);
893         td = tdq_steal(tdq, cpu);
894         if (td == NULL)
895                 return (0);
896         ts = td->td_sched;
897         /*
898          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
899          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
900          */
901         thread_lock(td);
902         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
903         TDQ_UNLOCK(from);
904         sched_rem(td);
905         ts->ts_cpu = cpu;
906         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
907         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
908         return (1);
909 }
910
911 /*
912  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
913  * to it.
914  */
915 static int
916 tdq_idled(struct tdq *tdq)
917 {
918         struct cpu_group *cg;
919         struct tdq *steal;
920         cpuset_t mask;
921         int thresh;
922         int cpu;
923
924         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0)
925                 return (1);
926         CPU_FILL(&mask);
927         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
928         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
929         spinlock_enter();
930         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; ) {
931                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
932                         thresh = steal_thresh;
933                 else
934                         thresh = 1;
935                 cpu = sched_highest(cg, mask, thresh);
936                 if (cpu == -1) {
937                         cg = cg->cg_parent;
938                         continue;
939                 }
940                 steal = TDQ_CPU(cpu);
941                 CPU_CLR(cpu, &mask);
942                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
943                 if (steal->tdq_load < thresh || steal->tdq_transferable == 0) {
944                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
945                         continue;
946                 }
947                 /*
948                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
949                  * steal one here.  If we fail to acquire one due to affinity
950                  * restrictions loop again with this cpu removed from the
951                  * set.
952                  */
953                 if (tdq->tdq_load == 0 && tdq_move(steal, tdq) == 0) {
954                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
955                         continue;
956                 }
957                 spinlock_exit();
958                 TDQ_UNLOCK(steal);
959                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
960                 thread_unlock(curthread);
961
962                 return (0);
963         }
964         spinlock_exit();
965         return (1);
966 }
967
968 /*
969  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
970  */
971 static void
972 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
973 {
974         struct thread *ctd;
975         int pri;
976         int cpu;
977
978         if (tdq->tdq_ipipending)
979                 return;
980         cpu = td->td_sched->ts_cpu;
981         pri = td->td_priority;
982         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
983         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
984                 return;
985         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
986                 /*
987                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
988                  * falling back to IPI.
989                  */
990                 if (!tdq->tdq_cpu_idle || cpu_idle_wakeup(cpu))
991                         return;
992         }
993         tdq->tdq_ipipending = 1;
994         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
995 }
996
997 /*
998  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
999  * index.
1000  */
1001 static struct thread *
1002 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
1003 {
1004         struct rqbits *rqb;
1005         struct rqhead *rqh;
1006         struct thread *td;
1007         int first;
1008         int bit;
1009         int pri;
1010         int i;
1011
1012         rqb = &rq->rq_status;
1013         bit = start & (RQB_BPW -1);
1014         pri = 0;
1015         first = 0;
1016 again:
1017         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1018                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1019                         continue;
1020                 if (bit != 0) {
1021                         for (pri = bit; pri < RQB_BPW; pri++)
1022                                 if (rqb->rqb_bits[i] & (1ul << pri))
1023                                         break;
1024                         if (pri >= RQB_BPW)
1025                                 continue;
1026                 } else
1027                         pri = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1028                 pri += (i << RQB_L2BPW);
1029                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
1030                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1031                         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1032                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1033                                 return (td);
1034                         first = 1;
1035                 }
1036         }
1037         if (start != 0) {
1038                 start = 0;
1039                 goto again;
1040         }
1041
1042         return (NULL);
1043 }
1044
1045 /*
1046  * Steals load from a standard linear queue.
1047  */
1048 static struct thread *
1049 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1050 {
1051         struct rqhead *rqh;
1052         struct rqbits *rqb;
1053         struct thread *td;
1054         int word;
1055         int bit;
1056
1057         rqb = &rq->rq_status;
1058         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1059                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1060                         continue;
1061                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1062                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1063                                 continue;
1064                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1065                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1066                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1067                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1068                                         return (td);
1069                 }
1070         }
1071         return (NULL);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1076  */
1077 static struct thread *
1078 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1079 {
1080         struct thread *td;
1081
1082         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1083         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1084                 return (td);
1085         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1086             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1087                 return (td);
1088         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1093  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1094  */
1095 static inline struct tdq *
1096 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1097 {
1098
1099         struct tdq *tdq;
1100
1101         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1102         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1103         td->td_sched->ts_cpu = cpu;
1104         /*
1105          * If the lock matches just return the queue.
1106          */
1107         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
1108                 return (tdq);
1109 #ifdef notyet
1110         /*
1111          * If the thread isn't running its lockptr is a
1112          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
1113          * blocking.
1114          */
1115         if (TD_CAN_RUN(td)) {
1116                 TDQ_LOCK(tdq);
1117                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1118                 return (tdq);
1119         }
1120 #endif
1121         /*
1122          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1123          * prevent order reversals with other cpus locks.
1124          */
1125         spinlock_enter();
1126         thread_lock_block(td);
1127         TDQ_LOCK(tdq);
1128         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1129         spinlock_exit();
1130         return (tdq);
1131 }
1132
1133 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1134 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1135 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1136 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1137 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1138 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1139
1140 static int
1141 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1142 {
1143         struct cpu_group *cg;
1144         struct td_sched *ts;
1145         struct tdq *tdq;
1146         cpuset_t mask;
1147         int self;
1148         int pri;
1149         int cpu;
1150
1151         self = PCPU_GET(cpuid);
1152         ts = td->td_sched;
1153         if (smp_started == 0)
1154                 return (self);
1155         /*
1156          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1157          */
1158         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1159                 return (ts->ts_cpu);
1160         /*
1161          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1162          * the interrupt.
1163          */
1164         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1165             curthread->td_intr_nesting_level && ts->ts_cpu != self) {
1166                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1167                 ts->ts_cpu = self;
1168         }
1169         /*
1170          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1171          * expired or it is idle run it there.
1172          */
1173         pri = td->td_priority;
1174         tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1175         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu)) {
1176                 if (tdq->tdq_lowpri > PRI_MIN_IDLE) {
1177                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1178                         return (ts->ts_cpu);
1179                 }
1180                 if (SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2) && tdq->tdq_lowpri > pri) {
1181                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1182                         return (ts->ts_cpu);
1183                 }
1184         }
1185         /*
1186          * Search for the highest level in the tree that still has affinity.
1187          */
1188         cg = NULL;
1189         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; cg = cg->cg_parent)
1190                 if (SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level))
1191                         break;
1192         cpu = -1;
1193         mask = td->td_cpuset->cs_mask;
1194         if (cg)
1195                 cpu = sched_lowest(cg, mask, pri);
1196         if (cpu == -1)
1197                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1);
1198         /*
1199          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1200          */
1201         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri > pri &&
1202             TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE) {
1203                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1204                 cpu = self;
1205         } else
1206                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1207         if (cpu != ts->ts_cpu)
1208                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1209         KASSERT(cpu != -1, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1210         return (cpu);
1211 }
1212 #endif
1213
1214 /*
1215  * Pick the highest priority task we have and return it.
1216  */
1217 static struct thread *
1218 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1219 {
1220         struct thread *td;
1221
1222         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1223         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1224         if (td != NULL)
1225                 return (td);
1226         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1227         if (td != NULL) {
1228                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_BATCH,
1229                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1230                     td->td_priority));
1231                 return (td);
1232         }
1233         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1234         if (td != NULL) {
1235                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1236                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1237                     td->td_priority));
1238                 return (td);
1239         }
1240
1241         return (NULL);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Initialize a thread queue.
1246  */
1247 static void
1248 tdq_setup(struct tdq *tdq)
1249 {
1250
1251         if (bootverbose)
1252                 printf("ULE: setup cpu %d\n", TDQ_ID(tdq));
1253         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1254         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1255         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1256         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1257             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1258         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock",
1259             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1260 #ifdef KTR
1261         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1262             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1263 #endif
1264 }
1265
1266 #ifdef SMP
1267 static void
1268 sched_setup_smp(void)
1269 {
1270         struct tdq *tdq;
1271         int i;
1272
1273         cpu_top = smp_topo();
1274         CPU_FOREACH(i) {
1275                 tdq = TDQ_CPU(i);
1276                 tdq_setup(tdq);
1277                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1278                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1279                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1280         }
1281         balance_tdq = TDQ_SELF();
1282         sched_balance();
1283 }
1284 #endif
1285
1286 /*
1287  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1288  * information.
1289  */
1290 static void
1291 sched_setup(void *dummy)
1292 {
1293         struct tdq *tdq;
1294
1295         tdq = TDQ_SELF();
1296 #ifdef SMP
1297         sched_setup_smp();
1298 #else
1299         tdq_setup(tdq);
1300 #endif
1301         /*
1302          * To avoid divide-by-zero, we set realstathz a dummy value
1303          * in case which sched_clock() called before sched_initticks().
1304          */
1305         realstathz = hz;
1306         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1307         tickincr = 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
1308
1309         /* Add thread0's load since it's running. */
1310         TDQ_LOCK(tdq);
1311         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1312         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1313         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1314         TDQ_UNLOCK(tdq);
1315 }
1316
1317 /*
1318  * This routine determines the tickincr after stathz and hz are setup.
1319  */
1320 /* ARGSUSED */
1321 static void
1322 sched_initticks(void *dummy)
1323 {
1324         int incr;
1325
1326         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1327         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1328
1329         /*
1330          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1331          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1332          */
1333         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1334         /*
1335          * This does not work for values of stathz that are more than
1336          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1337          */
1338         if (incr == 0)
1339                 incr = 1;
1340         tickincr = incr;
1341 #ifdef SMP
1342         /*
1343          * Set the default balance interval now that we know
1344          * what realstathz is.
1345          */
1346         balance_interval = realstathz;
1347         /*
1348          * Set steal thresh to roughly log2(mp_ncpu) but no greater than 4. 
1349          * This prevents excess thrashing on large machines and excess idle 
1350          * on smaller machines.
1351          */
1352         steal_thresh = min(fls(mp_ncpus) - 1, 3);
1353         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1354 #endif
1355 }
1356
1357
1358 /*
1359  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1360  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1361  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1362  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1363  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1364  */
1365 static int
1366 sched_interact_score(struct thread *td)
1367 {
1368         struct td_sched *ts;
1369         int div;
1370
1371         ts = td->td_sched;
1372         /*
1373          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1374          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1375          * no chance.
1376          */
1377         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1378                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1379                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1380
1381         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1382                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1383                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1384                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1385         }
1386         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1387                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1388                 return (ts->ts_runtime / div);
1389         }
1390         /* runtime == slptime */
1391         if (ts->ts_runtime)
1392                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1393
1394         /*
1395          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1396          */
1397         return (0);
1398
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1403  * process.
1404  */
1405 static void
1406 sched_priority(struct thread *td)
1407 {
1408         int score;
1409         int pri;
1410
1411         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1412                 return;
1413         /*
1414          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1415          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1416          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1417          *
1418          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1419          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1420          * utilization and the rest is decided by nice value.
1421          *
1422          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1423          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1424          * considered interactive.
1425          */
1426         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1427         if (score < sched_interact) {
1428                 pri = PRI_MIN_INTERACT;
1429                 pri += ((PRI_MAX_INTERACT - PRI_MIN_INTERACT + 1) /
1430                     sched_interact) * score;
1431                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_INTERACT && pri <= PRI_MAX_INTERACT,
1432                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1433                     pri, score));
1434         } else {
1435                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1436                 if (td->td_sched->ts_ticks)
1437                         pri += SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched);
1438                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1439                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_BATCH && pri <= PRI_MAX_BATCH,
1440                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, " 
1441                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1442                     pri, td->td_proc->p_nice, td->td_sched->ts_ticks,
1443                     td->td_sched->ts_ftick, td->td_sched->ts_ltick,
1444                     SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched)));
1445         }
1446         sched_user_prio(td, pri);
1447
1448         return;
1449 }
1450
1451 /*
1452  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1453  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1454  * function is ugly due to integer math.
1455  */
1456 static void
1457 sched_interact_update(struct thread *td)
1458 {
1459         struct td_sched *ts;
1460         u_int sum;
1461
1462         ts = td->td_sched;
1463         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1464         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1465                 return;
1466         /*
1467          * This only happens from two places:
1468          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1469          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1470          */
1471         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1472                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1473                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1474                         ts->ts_slptime = 1;
1475                 } else {
1476                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1477                         ts->ts_runtime = 1;
1478                 }
1479                 return;
1480         }
1481         /*
1482          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1483          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1484          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1485          */
1486         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1487                 ts->ts_runtime /= 2;
1488                 ts->ts_slptime /= 2;
1489                 return;
1490         }
1491         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1492         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1493 }
1494
1495 /*
1496  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1497  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1498  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1499  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1500  */
1501 static void
1502 sched_interact_fork(struct thread *td)
1503 {
1504         int ratio;
1505         int sum;
1506
1507         sum = td->td_sched->ts_runtime + td->td_sched->ts_slptime;
1508         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1509                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1510                 td->td_sched->ts_runtime /= ratio;
1511                 td->td_sched->ts_slptime /= ratio;
1512         }
1513 }
1514
1515 /*
1516  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1517  */
1518 void
1519 schedinit(void)
1520 {
1521
1522         /*
1523          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
1524          */
1525         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
1526         thread0.td_sched = &td_sched0;
1527         td_sched0.ts_ltick = ticks;
1528         td_sched0.ts_ftick = ticks;
1529         td_sched0.ts_slice = sched_slice;
1530 }
1531
1532 /*
1533  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1534  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1535  * at most sched_slice stathz ticks.
1536  */
1537 int
1538 sched_rr_interval(void)
1539 {
1540
1541         /* Convert sched_slice to hz */
1542         return (hz/(realstathz/sched_slice));
1543 }
1544
1545 /*
1546  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1547  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1548  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1549  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1550  */
1551 static void
1552 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts)
1553 {
1554
1555         if (ts->ts_ticks == 0)
1556                 return;
1557         if (ticks - (hz / 10) < ts->ts_ltick &&
1558             SCHED_TICK_TOTAL(ts) < SCHED_TICK_MAX)
1559                 return;
1560         /*
1561          * Adjust counters and watermark for pctcpu calc.
1562          */
1563         if (ts->ts_ltick > ticks - SCHED_TICK_TARG)
1564                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ticks - ts->ts_ftick)) *
1565                             SCHED_TICK_TARG;
1566         else
1567                 ts->ts_ticks = 0;
1568         ts->ts_ltick = ticks;
1569         ts->ts_ftick = ts->ts_ltick - SCHED_TICK_TARG;
1570 }
1571
1572 /*
1573  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1574  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1575  * functions.
1576  */
1577 static void
1578 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1579 {
1580         struct td_sched *ts;
1581         struct tdq *tdq;
1582         int oldpri;
1583
1584         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1585             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1586             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1587         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
1588                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1589                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1590                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1591         } 
1592         ts = td->td_sched;
1593         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1594         if (td->td_priority == prio)
1595                 return;
1596         /*
1597          * If the priority has been elevated due to priority
1598          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1599          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1600          * cases.
1601          */
1602         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1603                 sched_rem(td);
1604                 td->td_priority = prio;
1605                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1606                 return;
1607         }
1608         /*
1609          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1610          * information so other cpus are aware of our current priority.
1611          */
1612         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1613                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1614                 oldpri = td->td_priority;
1615                 td->td_priority = prio;
1616                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1617                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1618                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1619                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1620                 return;
1621         }
1622         td->td_priority = prio;
1623 }
1624
1625 /*
1626  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1627  * priority.
1628  */
1629 void
1630 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1631 {
1632
1633         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1634         sched_thread_priority(td, prio);
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1639  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1640  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1641  * requests.  If the thread's regular priority is less
1642  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1643  * of prio.
1644  */
1645 void
1646 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1647 {
1648         u_char base_pri;
1649
1650         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1651             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1652                 base_pri = td->td_user_pri;
1653         else
1654                 base_pri = td->td_base_pri;
1655         if (prio >= base_pri) {
1656                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1657                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1658         } else
1659                 sched_lend_prio(td, prio);
1660 }
1661
1662 /*
1663  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1664  */
1665 void
1666 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1667 {
1668         u_char oldprio;
1669
1670         /* First, update the base priority. */
1671         td->td_base_pri = prio;
1672
1673         /*
1674          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1675          * ever lower the priority.
1676          */
1677         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1678                 return;
1679
1680         /* Change the real priority. */
1681         oldprio = td->td_priority;
1682         sched_thread_priority(td, prio);
1683
1684         /*
1685          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1686          * its state.
1687          */
1688         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1689                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1694  */
1695 void
1696 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1697 {
1698
1699         td->td_base_user_pri = prio;
1700         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
1701                 return;
1702         td->td_user_pri = prio;
1703 }
1704
1705 void
1706 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1707 {
1708
1709         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1710         td->td_lend_user_pri = prio;
1711         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
1712         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
1713                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
1714         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
1715                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1720  * cpu binding.
1721  */
1722 static struct mtx *
1723 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1724 {
1725         struct tdq *tdn;
1726
1727         tdn = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
1728 #ifdef SMP
1729         tdq_load_rem(tdq, td);
1730         /*
1731          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1732          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1733          * not holding either run-queue lock.
1734          */
1735         spinlock_enter();
1736         thread_lock_block(td);  /* This releases the lock on tdq. */
1737
1738         /*
1739          * Acquire both run-queue locks before placing the thread on the new
1740          * run-queue to avoid deadlocks created by placing a thread with a
1741          * blocked lock on the run-queue of a remote processor.  The deadlock
1742          * occurs when a third processor attempts to lock the two queues in
1743          * question while the target processor is spinning with its own
1744          * run-queue lock held while waiting for the blocked lock to clear.
1745          */
1746         tdq_lock_pair(tdn, tdq);
1747         tdq_add(tdn, td, flags);
1748         tdq_notify(tdn, td);
1749         TDQ_UNLOCK(tdn);
1750         spinlock_exit();
1751 #endif
1752         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
1753 }
1754
1755 /*
1756  * Variadic version of thread_lock_unblock() that does not assume td_lock
1757  * is blocked.
1758  */
1759 static inline void
1760 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
1761 {
1762         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
1763             (uintptr_t)mtx);
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
1768  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
1769  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
1770  * be assigned elsewhere via binding.
1771  */
1772 void
1773 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
1774 {
1775         struct tdq *tdq;
1776         struct td_sched *ts;
1777         struct mtx *mtx;
1778         int srqflag;
1779         int cpuid;
1780
1781         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1782         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
1783
1784         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1785         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1786         ts = td->td_sched;
1787         mtx = td->td_lock;
1788         ts->ts_rltick = ticks;
1789         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1790         td->td_oncpu = NOCPU;
1791         if (!(flags & SW_PREEMPT))
1792                 td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
1793         td->td_owepreempt = 0;
1794         tdq->tdq_switchcnt++;
1795         /*
1796          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
1797          * to CAN_RUN as well.
1798          */
1799         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
1800                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1801                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1802         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1803                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1804                 srqflag = (flags & SW_PREEMPT) ?
1805                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1806                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
1807 #ifdef SMP
1808                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && !THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
1809                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
1810 #endif
1811                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
1812                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
1813                 else {
1814                         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
1815                             (ts->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
1816                             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
1817                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
1818                 }
1819         } else {
1820                 /* This thread must be going to sleep. */
1821                 TDQ_LOCK(tdq);
1822                 mtx = thread_lock_block(td);
1823                 tdq_load_rem(tdq, td);
1824         }
1825         /*
1826          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
1827          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
1828          * thread-queue locked.
1829          */
1830         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1831         newtd = choosethread();
1832         /*
1833          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
1834          */
1835         if (td != newtd) {
1836 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1837                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1838                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1839 #endif
1840                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
1841                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
1842
1843 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1844                 /*
1845                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1846                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1847                  * function to call.
1848                  */
1849                 if (dtrace_vtime_active)
1850                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1851 #endif
1852
1853                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
1854                 /*
1855                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
1856                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
1857                  * run queue lock.
1858                  */
1859                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1860                 tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1861                 lock_profile_obtain_lock_success(
1862                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
1863 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1864                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1865                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1866 #endif
1867         } else
1868                 thread_unblock_switch(td, mtx);
1869         /*
1870          * Assert that all went well and return.
1871          */
1872         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1873         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1874         td->td_oncpu = cpuid;
1875 }
1876
1877 /*
1878  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
1879  */
1880 void
1881 sched_nice(struct proc *p, int nice)
1882 {
1883         struct thread *td;
1884
1885         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1886
1887         p->p_nice = nice;
1888         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1889                 thread_lock(td);
1890                 sched_priority(td);
1891                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
1892                 thread_unlock(td);
1893         }
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
1898  */
1899 void
1900 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
1901 {
1902
1903         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1904
1905         td->td_slptick = ticks;
1906         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
1907                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
1908         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1909                 return;
1910         if (static_boost == 1 && prio)
1911                 sched_prio(td, prio);
1912         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
1913                 sched_prio(td, static_boost);
1914 }
1915
1916 /*
1917  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
1918  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
1919  */
1920 void
1921 sched_wakeup(struct thread *td)
1922 {
1923         struct td_sched *ts;
1924         int slptick;
1925
1926         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1927         ts = td->td_sched;
1928         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1929         /*
1930          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
1931          * priority.
1932          */
1933         slptick = td->td_slptick;
1934         td->td_slptick = 0;
1935         if (slptick && slptick != ticks) {
1936                 u_int hzticks;
1937
1938                 hzticks = (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1939                 ts->ts_slptime += hzticks;
1940                 sched_interact_update(td);
1941                 sched_pctcpu_update(ts);
1942         }
1943         /* Reset the slice value after we sleep. */
1944         ts->ts_slice = sched_slice;
1945         sched_add(td, SRQ_BORING);
1946 }
1947
1948 /*
1949  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
1950  * priority.
1951  */
1952 void
1953 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
1954 {
1955         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1956         sched_fork_thread(td, child);
1957         /*
1958          * Penalize the parent and child for forking.
1959          */
1960         sched_interact_fork(child);
1961         sched_priority(child);
1962         td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
1963         sched_interact_update(td);
1964         sched_priority(td);
1965 }
1966
1967 /*
1968  * Fork a new thread, may be within the same process.
1969  */
1970 void
1971 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
1972 {
1973         struct td_sched *ts;
1974         struct td_sched *ts2;
1975
1976         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1977         /*
1978          * Initialize child.
1979          */
1980         ts = td->td_sched;
1981         ts2 = child->td_sched;
1982         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1983         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
1984         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
1985         ts2->ts_flags = 0;
1986         /*
1987          * Grab our parents cpu estimation information.
1988          */
1989         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
1990         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
1991         ts2->ts_incrtick = ts->ts_incrtick;
1992         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
1993         /*
1994          * Do not inherit any borrowed priority from the parent.
1995          */
1996         child->td_priority = child->td_base_pri;
1997         /*
1998          * And update interactivity score.
1999          */
2000         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
2001         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
2002         ts2->ts_slice = 1;      /* Attempt to quickly learn interactivity. */
2003 #ifdef KTR
2004         bzero(ts2->ts_name, sizeof(ts2->ts_name));
2005 #endif
2006 }
2007
2008 /*
2009  * Adjust the priority class of a thread.
2010  */
2011 void
2012 sched_class(struct thread *td, int class)
2013 {
2014
2015         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2016         if (td->td_pri_class == class)
2017                 return;
2018         td->td_pri_class = class;
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2023  */
2024 void
2025 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2026 {
2027         struct thread *td;
2028
2029         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "proc exit",
2030             "prio:%d", child->td_priority);
2031         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2032         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2033         sched_exit_thread(td, child);
2034 }
2035
2036 /*
2037  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2038  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2039  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2040  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2041  */
2042 void
2043 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2044 {
2045
2046         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "thread exit",
2047             "prio:%d", child->td_priority);
2048         /*
2049          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2050          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2051          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2052          */
2053         thread_lock(td);
2054         td->td_sched->ts_runtime += child->td_sched->ts_runtime;
2055         sched_interact_update(td);
2056         sched_priority(td);
2057         thread_unlock(td);
2058 }
2059
2060 void
2061 sched_preempt(struct thread *td)
2062 {
2063         struct tdq *tdq;
2064
2065         thread_lock(td);
2066         tdq = TDQ_SELF();
2067         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2068         tdq->tdq_ipipending = 0;
2069         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2070                 int flags;
2071
2072                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2073                 if (td->td_critnest > 1)
2074                         td->td_owepreempt = 1;
2075                 else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2076                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
2077                 else
2078                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
2079         }
2080         thread_unlock(td);
2081 }
2082
2083 /*
2084  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2085  * to static priorities in msleep() or similar.
2086  */
2087 void
2088 sched_userret(struct thread *td)
2089 {
2090         /*
2091          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in  
2092          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
2093          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
2094          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
2095          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
2096          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
2097          * it perfectly here.
2098          */
2099         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
2100             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
2101         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
2102                 thread_lock(td);
2103                 td->td_priority = td->td_user_pri;
2104                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2105                 tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2106                 thread_unlock(td);
2107         }
2108 }
2109
2110 /*
2111  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2112  * threads.
2113  */
2114 void
2115 sched_clock(struct thread *td)
2116 {
2117         struct tdq *tdq;
2118         struct td_sched *ts;
2119
2120         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2121         tdq = TDQ_SELF();
2122 #ifdef SMP
2123         /*
2124          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2125          */
2126         if (balance_tdq == tdq) {
2127                 if (balance_ticks && --balance_ticks == 0)
2128                         sched_balance();
2129         }
2130 #endif
2131         /*
2132          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2133          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2134          * If there is some activity seed it to reflect that.
2135          */
2136         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2137         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2138         /*
2139          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2140          * threads get a chance to run.
2141          */
2142         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2143                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2144                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2145                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2146         }
2147         ts = td->td_sched;
2148         if (td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT)
2149                 return;
2150         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE) {
2151                 /*
2152                  * We used a tick; charge it to the thread so
2153                  * that we can compute our interactivity.
2154                  */
2155                 td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2156                 sched_interact_update(td);
2157                 sched_priority(td);
2158         }
2159         /*
2160          * We used up one time slice.
2161          */
2162         if (--ts->ts_slice > 0)
2163                 return;
2164         /*
2165          * We're out of time, force a requeue at userret().
2166          */
2167         ts->ts_slice = sched_slice;
2168         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2169 }
2170
2171 /*
2172  * Called once per hz tick.  Used for cpu utilization information.  This
2173  * is easier than trying to scale based on stathz.
2174  */
2175 void
2176 sched_tick(int cnt)
2177 {
2178         struct td_sched *ts;
2179
2180         ts = curthread->td_sched;
2181         /*
2182          * Ticks is updated asynchronously on a single cpu.  Check here to
2183          * avoid incrementing ts_ticks multiple times in a single tick.
2184          */
2185         if (ts->ts_incrtick == ticks)
2186                 return;
2187         /* Adjust ticks for pctcpu */
2188         ts->ts_ticks += cnt << SCHED_TICK_SHIFT;
2189         ts->ts_ltick = ticks;
2190         ts->ts_incrtick = ticks;
2191         /*
2192          * Update if we've exceeded our desired tick threshold by over one
2193          * second.
2194          */
2195         if (ts->ts_ftick + SCHED_TICK_MAX < ts->ts_ltick)
2196                 sched_pctcpu_update(ts);
2197 }
2198
2199 /*
2200  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2201  * cooperative idle threads.
2202  */
2203 int
2204 sched_runnable(void)
2205 {
2206         struct tdq *tdq;
2207         int load;
2208
2209         load = 1;
2210
2211         tdq = TDQ_SELF();
2212         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2213                 if (tdq->tdq_load > 0)
2214                         goto out;
2215         } else
2216                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2217                         goto out;
2218         load = 0;
2219 out:
2220         return (load);
2221 }
2222
2223 /*
2224  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2225  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2226  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2227  */
2228 struct thread *
2229 sched_choose(void)
2230 {
2231         struct thread *td;
2232         struct tdq *tdq;
2233
2234         tdq = TDQ_SELF();
2235         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2236         td = tdq_choose(tdq);
2237         if (td) {
2238                 td->td_sched->ts_ltick = ticks;
2239                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2240                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2241                 return (td);
2242         }
2243         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2244         return (PCPU_GET(idlethread));
2245 }
2246
2247 /*
2248  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2249  * we always request it once we exit a critical section.
2250  */
2251 static inline void
2252 sched_setpreempt(struct thread *td)
2253 {
2254         struct thread *ctd;
2255         int cpri;
2256         int pri;
2257
2258         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2259
2260         ctd = curthread;
2261         pri = td->td_priority;
2262         cpri = ctd->td_priority;
2263         if (pri < cpri)
2264                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2265         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2266                 return;
2267         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2268                 return;
2269         ctd->td_owepreempt = 1;
2270 }
2271
2272 /*
2273  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2274  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2275  * predetermined.
2276  */
2277 void
2278 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2279 {
2280
2281         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2282         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2283             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2284         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2285             ("sched_add: bad thread state"));
2286         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2287             ("sched_add: thread swapped out"));
2288
2289         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2290                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2291         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2292         tdq_load_add(tdq, td);
2293 }
2294
2295 /*
2296  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2297  * preemption or IPI a remote processor if required.
2298  */
2299 void
2300 sched_add(struct thread *td, int flags)
2301 {
2302         struct tdq *tdq;
2303 #ifdef SMP
2304         int cpu;
2305 #endif
2306
2307         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
2308             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
2309             sched_tdname(curthread));
2310         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
2311             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
2312         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2313         /*
2314          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2315          * run-queue.
2316          */
2317         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2318                 sched_priority(td);
2319 #ifdef SMP
2320         /*
2321          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2322          * target cpu.
2323          */
2324         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2325         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2326         tdq_add(tdq, td, flags);
2327         if (cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2328                 tdq_notify(tdq, td);
2329                 return;
2330         }
2331 #else
2332         tdq = TDQ_SELF();
2333         TDQ_LOCK(tdq);
2334         /*
2335          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2336          * to the scheduler's lock.
2337          */
2338         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2339         tdq_add(tdq, td, flags);
2340 #endif
2341         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2342                 sched_setpreempt(td);
2343 }
2344
2345 /*
2346  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2347  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2348  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2349  */
2350 void
2351 sched_rem(struct thread *td)
2352 {
2353         struct tdq *tdq;
2354
2355         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
2356             "prio:%d", td->td_priority);
2357         tdq = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
2358         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2359         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2360         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2361             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2362         tdq_runq_rem(tdq, td);
2363         tdq_load_rem(tdq, td);
2364         TD_SET_CAN_RUN(td);
2365         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2366                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2371  */
2372 fixpt_t
2373 sched_pctcpu(struct thread *td)
2374 {
2375         fixpt_t pctcpu;
2376         struct td_sched *ts;
2377
2378         pctcpu = 0;
2379         ts = td->td_sched;
2380         if (ts == NULL)
2381                 return (0);
2382
2383         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2384         if (ts->ts_ticks) {
2385                 int rtick;
2386
2387                 sched_pctcpu_update(ts);
2388                 /* How many rtick per second ? */
2389                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2390                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2391         }
2392
2393         return (pctcpu);
2394 }
2395
2396 /*
2397  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2398  * cpumask.
2399  */
2400 void
2401 sched_affinity(struct thread *td)
2402 {
2403 #ifdef SMP
2404         struct td_sched *ts;
2405
2406         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2407         ts = td->td_sched;
2408         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2409                 return;
2410         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2411                 sched_rem(td);
2412                 sched_add(td, SRQ_BORING);
2413                 return;
2414         }
2415         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2416                 return;
2417         /*
2418          * Force a switch before returning to userspace.  If the
2419          * target thread is not running locally send an ipi to force
2420          * the issue.
2421          */
2422         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2423         if (td != curthread)
2424                 ipi_cpu(ts->ts_cpu, IPI_PREEMPT);
2425 #endif
2426 }
2427
2428 /*
2429  * Bind a thread to a target cpu.
2430  */
2431 void
2432 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2433 {
2434         struct td_sched *ts;
2435
2436         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2437         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
2438         ts = td->td_sched;
2439         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2440                 sched_unbind(td);
2441         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td), ("%p must be migratable", td));
2442         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2443         sched_pin();
2444         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2445                 return;
2446         ts->ts_cpu = cpu;
2447         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2448         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2449 }
2450
2451 /*
2452  * Release a bound thread.
2453  */
2454 void
2455 sched_unbind(struct thread *td)
2456 {
2457         struct td_sched *ts;
2458
2459         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2460         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
2461         ts = td->td_sched;
2462         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2463                 return;
2464         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2465         sched_unpin();
2466 }
2467
2468 int
2469 sched_is_bound(struct thread *td)
2470 {
2471         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2472         return (td->td_sched->ts_flags & TSF_BOUND);
2473 }
2474
2475 /*
2476  * Basic yield call.
2477  */
2478 void
2479 sched_relinquish(struct thread *td)
2480 {
2481         thread_lock(td);
2482         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
2483         thread_unlock(td);
2484 }
2485
2486 /*
2487  * Return the total system load.
2488  */
2489 int
2490 sched_load(void)
2491 {
2492 #ifdef SMP
2493         int total;
2494         int i;
2495
2496         total = 0;
2497         CPU_FOREACH(i)
2498                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2499         return (total);
2500 #else
2501         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2502 #endif
2503 }
2504
2505 int
2506 sched_sizeof_proc(void)
2507 {
2508         return (sizeof(struct proc));
2509 }
2510
2511 int
2512 sched_sizeof_thread(void)
2513 {
2514         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2515 }
2516
2517 #ifdef SMP
2518 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)                                               \
2519     ((tdq)->tdq_cg != NULL && ((tdq)->tdq_cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
2520 #else
2521 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)       1
2522 #endif
2523
2524 /*
2525  * The actual idle process.
2526  */
2527 void
2528 sched_idletd(void *dummy)
2529 {
2530         struct thread *td;
2531         struct tdq *tdq;
2532         int switchcnt;
2533         int i;
2534
2535         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2536         td = curthread;
2537         tdq = TDQ_SELF();
2538         for (;;) {
2539 #ifdef SMP
2540                 if (tdq_idled(tdq) == 0)
2541                         continue;
2542 #endif
2543                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2544                 /*
2545                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2546                  * for load rather than entering a low power state that 
2547                  * may require an IPI.  However, don't do any busy
2548                  * loops while on SMT machines as this simply steals
2549                  * cycles from cores doing useful work.
2550                  */
2551                 if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2552                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2553                                 if (tdq->tdq_load)
2554                                         break;
2555                                 cpu_spinwait();
2556                         }
2557                 }
2558                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2559                 if (tdq->tdq_load == 0) {
2560                         tdq->tdq_cpu_idle = 1;
2561                         if (tdq->tdq_load == 0) {
2562                                 cpu_idle(switchcnt > sched_idlespinthresh * 4);
2563                                 tdq->tdq_switchcnt++;
2564                         }
2565                         tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2566                 }
2567                 if (tdq->tdq_load) {
2568                         thread_lock(td);
2569                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2570                         thread_unlock(td);
2571                 }
2572         }
2573 }
2574
2575 /*
2576  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2577  */
2578 void
2579 sched_throw(struct thread *td)
2580 {
2581         struct thread *newtd;
2582         struct tdq *tdq;
2583
2584         tdq = TDQ_SELF();
2585         if (td == NULL) {
2586                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2587                 TDQ_LOCK(tdq);
2588                 spinlock_exit();
2589         } else {
2590                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2591                 tdq_load_rem(tdq, td);
2592                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2593         }
2594         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2595         newtd = choosethread();
2596         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2597         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2598         PCPU_SET(switchticks, ticks);
2599         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2600 }
2601
2602 /*
2603  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2604  * let fork do the rest of the work.
2605  */
2606 void
2607 sched_fork_exit(struct thread *td)
2608 {
2609         struct td_sched *ts;
2610         struct tdq *tdq;
2611         int cpuid;
2612
2613         /*
2614          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2615          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2616          */
2617         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2618         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
2619         ts = td->td_sched;
2620         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2621                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2622         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2623         td->td_oncpu = cpuid;
2624         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2625         lock_profile_obtain_lock_success(
2626             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2627 }
2628
2629 /*
2630  * Create on first use to catch odd startup conditons.
2631  */
2632 char *
2633 sched_tdname(struct thread *td)
2634 {
2635 #ifdef KTR
2636         struct td_sched *ts;
2637
2638         ts = td->td_sched;
2639         if (ts->ts_name[0] == '\0')
2640                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
2641                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
2642         return (ts->ts_name);
2643 #else
2644         return (td->td_name);
2645 #endif
2646 }
2647
2648 #ifdef SMP
2649
2650 /*
2651  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
2652  * the topology tree.
2653  */
2654 static int
2655 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
2656     int indent)
2657 {
2658         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
2659         int i, first;
2660
2661         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
2662             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
2663         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"%s\">", indent, "",
2664             cg->cg_count, cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &cg->cg_mask));
2665         first = TRUE;
2666         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
2667                 if (CPU_ISSET(i, &cg->cg_mask)) {
2668                         if (!first)
2669                                 sbuf_printf(sb, ", ");
2670                         else
2671                                 first = FALSE;
2672                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
2673                 }
2674         }
2675         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
2676
2677         if (cg->cg_flags != 0) {
2678                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
2679                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
2680                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
2681                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
2682                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
2683                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
2684                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
2685                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
2686         }
2687
2688         if (cg->cg_children > 0) {
2689                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
2690                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
2691                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
2692                             &cg->cg_child[i], indent+2);
2693                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
2694         }
2695         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
2696         return (0);
2697 }
2698
2699 /*
2700  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
2701  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
2702  */
2703 static int
2704 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2705 {
2706         struct sbuf *topo;
2707         int err;
2708
2709         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
2710
2711         topo = sbuf_new(NULL, NULL, 500, SBUF_AUTOEXTEND);
2712         if (topo == NULL)
2713                 return (ENOMEM);
2714
2715         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
2716         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
2717         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
2718
2719         if (err == 0) {
2720                 sbuf_finish(topo);
2721                 err = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(topo), sbuf_len(topo));
2722         }
2723         sbuf_delete(topo);
2724         return (err);
2725 }
2726
2727 #endif
2728
2729 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
2730 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
2731     "Scheduler name");
2732 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
2733     "Slice size for timeshare threads");
2734 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
2735      "Interactivity score threshold");
2736 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW, &preempt_thresh,
2737      0,"Min priority for preemption, lower priorities have greater precedence");
2738 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost,
2739      0,"Controls whether static kernel priorities are assigned to sleeping threads.");
2740 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins,
2741      0,"Number of times idle will spin waiting for new work.");
2742 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW, &sched_idlespinthresh,
2743      0,"Threshold before we will permit idle spinning.");
2744 #ifdef SMP
2745 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
2746     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
2747 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
2748     "Enables the long-term load balancer");
2749 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
2750     &balance_interval, 0,
2751     "Average frequency in stathz ticks to run the long-term balancer");
2752 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_htt, CTLFLAG_RW, &steal_htt, 0,
2753     "Steals work from another hyper-threaded core on idle");
2754 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
2755     "Attempts to steal work from other cores before idling");
2756 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
2757     "Minimum load on remote cpu before we'll steal");
2758
2759 /* Retrieve SMP topology */
2760 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
2761     CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A", 
2762     "XML dump of detected CPU topology");
2763
2764 #endif
2765
2766 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
2767 static int ccpu = 0;
2768 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");