]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
bsddialog: import version 0.0.2
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / sched_ule.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
31  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
32  * performance under load even on uni-processor systems.
33  *
34  * etymology:
35  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
36  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
37  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
38  */
39
40 #include <sys/cdefs.h>
41 __FBSDID("$FreeBSD$");
42
43 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
44 #include "opt_sched.h"
45
46 #include <sys/param.h>
47 #include <sys/systm.h>
48 #include <sys/kdb.h>
49 #include <sys/kernel.h>
50 #include <sys/ktr.h>
51 #include <sys/limits.h>
52 #include <sys/lock.h>
53 #include <sys/mutex.h>
54 #include <sys/proc.h>
55 #include <sys/resource.h>
56 #include <sys/resourcevar.h>
57 #include <sys/sched.h>
58 #include <sys/sdt.h>
59 #include <sys/smp.h>
60 #include <sys/sx.h>
61 #include <sys/sysctl.h>
62 #include <sys/sysproto.h>
63 #include <sys/turnstile.h>
64 #include <sys/umtxvar.h>
65 #include <sys/vmmeter.h>
66 #include <sys/cpuset.h>
67 #include <sys/sbuf.h>
68
69 #ifdef HWPMC_HOOKS
70 #include <sys/pmckern.h>
71 #endif
72
73 #ifdef KDTRACE_HOOKS
74 #include <sys/dtrace_bsd.h>
75 int __read_mostly               dtrace_vtime_active;
76 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
77 #endif
78
79 #include <machine/cpu.h>
80 #include <machine/smp.h>
81
82 #define KTR_ULE 0
83
84 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
85 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
86 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (sizeof("CPU ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)) - 1 + sizeof(" load"))
87
88 /*
89  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
90  * by the thread lock.
91  */
92 struct td_sched {       
93         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
94         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
95         int             ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
96         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
97         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
98         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
99         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
100         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
101         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
102         int             ts_ticks;       /* Tick count */
103 #ifdef KTR
104         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
105 #endif
106 };
107 /* flags kept in ts_flags */
108 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
109 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
110
111 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
112 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
113     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
114
115 _Static_assert(sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched) <=
116     sizeof(struct thread0_storage),
117     "increase struct thread0_storage.t0st_sched size");
118
119 /*
120  * Priority ranges used for interactive and non-interactive timeshare
121  * threads.  The timeshare priorities are split up into four ranges.
122  * The first range handles interactive threads.  The last three ranges
123  * (NHALF, x, and NHALF) handle non-interactive threads with the outer
124  * ranges supporting nice values.
125  */
126 #define PRI_TIMESHARE_RANGE     (PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE + 1)
127 #define PRI_INTERACT_RANGE      ((PRI_TIMESHARE_RANGE - SCHED_PRI_NRESV) / 2)
128 #define PRI_BATCH_RANGE         (PRI_TIMESHARE_RANGE - PRI_INTERACT_RANGE)
129
130 #define PRI_MIN_INTERACT        PRI_MIN_TIMESHARE
131 #define PRI_MAX_INTERACT        (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE - 1)
132 #define PRI_MIN_BATCH           (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE)
133 #define PRI_MAX_BATCH           PRI_MAX_TIMESHARE
134
135 /*
136  * Cpu percentage computation macros and defines.
137  *
138  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
139  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
140  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
141  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
142  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
143  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
144  */
145 #define SCHED_TICK_SECS         10
146 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
147 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
148 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
149 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
150 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
151
152 /*
153  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
154  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
155  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
156  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
157  * or positive nice respectively.
158  *
159  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
160  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
161  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
162  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
163  */
164 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
165 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
166 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_BATCH + SCHED_PRI_NHALF)
167 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_BATCH - SCHED_PRI_NHALF)
168 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN + 1)
169 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
170     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
171     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
172 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
173
174 /*
175  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
176  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
177  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
178  * models the intent of the thread.
179  *
180  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
181  *              before throttling back.
182  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
183  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
184  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
185  */
186 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
187 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
188 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
189 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
190 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
191
192 /*
193  * These parameters determine the slice behavior for batch work.
194  */
195 #define SCHED_SLICE_DEFAULT_DIVISOR     10      /* ~94 ms, 12 stathz ticks. */
196 #define SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR         6       /* DEFAULT/MIN = ~16 ms. */
197
198 /* Flags kept in td_flags. */
199 #define TDF_PICKCPU     TDF_SCHED0      /* Thread should pick new CPU. */
200 #define TDF_SLICEEND    TDF_SCHED2      /* Thread time slice is over. */
201
202 /*
203  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
204  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
205  *                      due to rounding would be unacceptably high.
206  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
207  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
208  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
209  */
210 static u_int __read_mostly sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
211 static int __read_mostly tickincr = 8 << SCHED_TICK_SHIFT;
212 static int __read_mostly realstathz = 127;      /* reset during boot. */
213 static int __read_mostly sched_slice = 10;      /* reset during boot. */
214 static int __read_mostly sched_slice_min = 1;   /* reset during boot. */
215 #ifdef PREEMPTION
216 #ifdef FULL_PREEMPTION
217 static int __read_mostly preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
218 #else
219 static int __read_mostly preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
220 #endif
221 #else 
222 static int __read_mostly preempt_thresh = 0;
223 #endif
224 static int __read_mostly static_boost = PRI_MIN_BATCH;
225 static int __read_mostly sched_idlespins = 10000;
226 static int __read_mostly sched_idlespinthresh = -1;
227
228 /*
229  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
230  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
231  * locking in sched_pickcpu();
232  */
233 struct tdq {
234         /* 
235          * Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch().
236          * tdq_lock is padded to avoid false sharing with tdq_load and
237          * tdq_cpu_idle.
238          */
239         struct mtx_padalign tdq_lock;           /* run queue lock. */
240         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
241         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
242         volatile int    tdq_cpu_idle;           /* cpu_idle() is active. */
243         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
244         volatile int    tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
245         volatile short  tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
246         volatile short  tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
247         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
248         u_char          tdq_owepreempt;         /* Remote preemption pending. */
249         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
250         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
251         int             tdq_id;                 /* cpuid. */
252         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
253         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
254         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
255         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
256 #ifdef KTR
257         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
258 #endif
259 } __aligned(64);
260
261 /* Idle thread states and config. */
262 #define TDQ_RUNNING     1
263 #define TDQ_IDLE        2
264
265 #ifdef SMP
266 struct cpu_group __read_mostly *cpu_top;                /* CPU topology */
267
268 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
269 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
270
271 /*
272  * Run-time tunables.
273  */
274 static int rebalance = 1;
275 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
276 static int __read_mostly affinity;
277 static int __read_mostly steal_idle = 1;
278 static int __read_mostly steal_thresh = 2;
279 static int __read_mostly always_steal = 0;
280 static int __read_mostly trysteal_limit = 2;
281
282 /*
283  * One thread queue per processor.
284  */
285 static struct tdq __read_mostly *balance_tdq;
286 static int balance_ticks;
287 DPCPU_DEFINE_STATIC(struct tdq, tdq);
288 DPCPU_DEFINE_STATIC(uint32_t, randomval);
289
290 #define TDQ_SELF()      ((struct tdq *)PCPU_GET(sched))
291 #define TDQ_CPU(x)      (DPCPU_ID_PTR((x), tdq))
292 #define TDQ_ID(x)       ((x)->tdq_id)
293 #else   /* !SMP */
294 static struct tdq       tdq_cpu;
295
296 #define TDQ_ID(x)       (0)
297 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
298 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
299 #endif
300
301 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
302 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
303 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
304 #define TDQ_TRYLOCK(t)          mtx_trylock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
305 #define TDQ_TRYLOCK_FLAGS(t, f) mtx_trylock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
306 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
307 #define TDQ_LOCKPTR(t)          ((struct mtx *)(&(t)->tdq_lock))
308
309 static void sched_priority(struct thread *);
310 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
311 static int sched_interact_score(struct thread *);
312 static void sched_interact_update(struct thread *);
313 static void sched_interact_fork(struct thread *);
314 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *, int);
315
316 /* Operations on per processor queues */
317 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
318 static void tdq_setup(struct tdq *, int i);
319 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
320 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
321 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
322 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
323 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
324 void tdq_print(int cpu);
325 static void runq_print(struct runq *rq);
326 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
327 #ifdef SMP
328 static struct thread *tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
329 static int tdq_idled(struct tdq *);
330 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
331 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
332 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
333 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
334 static void sched_balance(void);
335 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
336 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
337 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
338 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
339 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
340     struct cpu_group *cg, int indent);
341 #endif
342
343 static void sched_setup(void *dummy);
344 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
345
346 static void sched_initticks(void *dummy);
347 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
348     NULL);
349
350 SDT_PROVIDER_DEFINE(sched);
351
352 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , change__pri, "struct thread *", 
353     "struct proc *", "uint8_t");
354 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , dequeue, "struct thread *", 
355     "struct proc *", "void *");
356 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , enqueue, "struct thread *", 
357     "struct proc *", "void *", "int");
358 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , lend__pri, "struct thread *", 
359     "struct proc *", "uint8_t", "struct thread *");
360 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , load__change, "int", "int");
361 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , off__cpu, "struct thread *", 
362     "struct proc *");
363 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , on__cpu);
364 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , remain__cpu);
365 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , surrender, "struct thread *", 
366     "struct proc *");
367
368 /*
369  * Print the threads waiting on a run-queue.
370  */
371 static void
372 runq_print(struct runq *rq)
373 {
374         struct rqhead *rqh;
375         struct thread *td;
376         int pri;
377         int j;
378         int i;
379
380         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
381                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
382                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
383                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
384                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
385                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
386                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
387                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
388                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
389                                             td, td->td_name, td->td_priority,
390                                             td->td_rqindex, pri);
391                                 }
392                         }
393         }
394 }
395
396 /*
397  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
398  */
399 void
400 tdq_print(int cpu)
401 {
402         struct tdq *tdq;
403
404         tdq = TDQ_CPU(cpu);
405
406         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
407         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
408         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
409         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
410         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
411         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
412         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
413         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
414         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
415         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
416         printf("\trealtime runq:\n");
417         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
418         printf("\ttimeshare runq:\n");
419         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
420         printf("\tidle runq:\n");
421         runq_print(&tdq->tdq_idle);
422 }
423
424 static inline int
425 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
426 {
427         /*
428          * If the new priority is not better than the current priority there is
429          * nothing to do.
430          */
431         if (pri >= cpri)
432                 return (0);
433         /*
434          * Always preempt idle.
435          */
436         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
437                 return (1);
438         /*
439          * If preemption is disabled don't preempt others.
440          */
441         if (preempt_thresh == 0)
442                 return (0);
443         /*
444          * Preempt if we exceed the threshold.
445          */
446         if (pri <= preempt_thresh)
447                 return (1);
448         /*
449          * If we're interactive or better and there is non-interactive
450          * or worse running preempt only remote processors.
451          */
452         if (remote && pri <= PRI_MAX_INTERACT && cpri > PRI_MAX_INTERACT)
453                 return (1);
454         return (0);
455 }
456
457 /*
458  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
459  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
460  * queue position for timeshare threads.
461  */
462 static __inline void
463 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
464 {
465         struct td_sched *ts;
466         u_char pri;
467
468         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
469         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
470
471         pri = td->td_priority;
472         ts = td_get_sched(td);
473         TD_SET_RUNQ(td);
474         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
475                 tdq->tdq_transferable++;
476                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
477         }
478         if (pri < PRI_MIN_BATCH) {
479                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
480         } else if (pri <= PRI_MAX_BATCH) {
481                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
482                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_BATCH && pri >= PRI_MIN_BATCH,
483                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
484                 /*
485                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
486                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
487                  */
488                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
489                         pri = RQ_NQS * (pri - PRI_MIN_BATCH) / PRI_BATCH_RANGE;
490                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
491                         /*
492                          * This effectively shortens the queue by one so we
493                          * can have a one slot difference between idx and
494                          * ridx while we wait for threads to drain.
495                          */
496                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
497                             pri == tdq->tdq_ridx)
498                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
499                 } else
500                         pri = tdq->tdq_ridx;
501                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
502                 return;
503         } else
504                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
505         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
506 }
507
508 /* 
509  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
510  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
511  * transferable count does not reflect them.
512  */
513 static __inline void
514 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
515 {
516         struct td_sched *ts;
517
518         ts = td_get_sched(td);
519         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
520         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
521         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
522             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
523         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
524                 tdq->tdq_transferable--;
525                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
526         }
527         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
528                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
529                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
530                 else
531                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
532         } else
533                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
534 }
535
536 /*
537  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
538  * for this thread to the referenced thread queue.
539  */
540 static void
541 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
542 {
543
544         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
545         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
546
547         tdq->tdq_load++;
548         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
549                 tdq->tdq_sysload++;
550         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
551         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, (int)TDQ_ID(tdq), tdq->tdq_load);
552 }
553
554 /*
555  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
556  * exiting.
557  */
558 static void
559 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
560 {
561
562         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
563         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
564         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
565             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
566
567         tdq->tdq_load--;
568         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
569                 tdq->tdq_sysload--;
570         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
571         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, (int)TDQ_ID(tdq), tdq->tdq_load);
572 }
573
574 /*
575  * Bound timeshare latency by decreasing slice size as load increases.  We
576  * consider the maximum latency as the sum of the threads waiting to run
577  * aside from curthread and target no more than sched_slice latency but
578  * no less than sched_slice_min runtime.
579  */
580 static inline int
581 tdq_slice(struct tdq *tdq)
582 {
583         int load;
584
585         /*
586          * It is safe to use sys_load here because this is called from
587          * contexts where timeshare threads are running and so there
588          * cannot be higher priority load in the system.
589          */
590         load = tdq->tdq_sysload - 1;
591         if (load >= SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR)
592                 return (sched_slice_min);
593         if (load <= 1)
594                 return (sched_slice);
595         return (sched_slice / load);
596 }
597
598 /*
599  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
600  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
601  */
602 static void
603 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
604 {
605         struct thread *td;
606
607         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
608         if (ctd == NULL)
609                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
610         td = tdq_choose(tdq);
611         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
612                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
613         else
614                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
615 }
616
617 #ifdef SMP
618 /*
619  * We need some randomness. Implement a classic Linear Congruential
620  * Generator X_{n+1}=(aX_n+c) mod m. These values are optimized for
621  * m = 2^32, a = 69069 and c = 5. We only return the upper 16 bits
622  * of the random state (in the low bits of our answer) to keep
623  * the maximum randomness.
624  */
625 static uint32_t
626 sched_random(void)
627 {
628         uint32_t *rndptr;
629
630         rndptr = DPCPU_PTR(randomval);
631         *rndptr = *rndptr * 69069 + 5;
632
633         return (*rndptr >> 16);
634 }
635
636 struct cpu_search {
637         cpuset_t *cs_mask;      /* The mask of allowed CPUs to choose from. */
638         int     cs_prefer;      /* Prefer this CPU and groups including it. */
639         int     cs_running;     /* The thread is now running at cs_prefer. */
640         int     cs_pri;         /* Min priority for low. */
641         int     cs_load;        /* Max load for low, min load for high. */
642         int     cs_trans;       /* Min transferable load for high. */
643 };
644
645 struct cpu_search_res {
646         int     csr_cpu;        /* The best CPU found. */
647         int     csr_load;       /* The load of cs_cpu. */
648 };
649
650 /*
651  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded CPU.
652  * These routines actually compare the load on all paths through the tree
653  * and find the least loaded cpu on the least loaded path, which may differ
654  * from the least loaded cpu in the system.  This balances work among caches
655  * and buses.
656  */
657 static int
658 cpu_search_lowest(const struct cpu_group *cg, const struct cpu_search *s,
659     struct cpu_search_res *r)
660 {
661         struct cpu_search_res lr;
662         struct tdq *tdq;
663         int c, bload, l, load, p, total;
664
665         total = 0;
666         bload = INT_MAX;
667         r->csr_cpu = -1;
668
669         /* Loop through children CPU groups if there are any. */
670         if (cg->cg_children > 0) {
671                 for (c = cg->cg_children - 1; c >= 0; c--) {
672                         load = cpu_search_lowest(&cg->cg_child[c], s, &lr);
673                         total += load;
674
675                         /*
676                          * When balancing do not prefer SMT groups with load >1.
677                          * It allows round-robin between SMT groups with equal
678                          * load within parent group for more fair scheduling.
679                          */
680                         if (__predict_false(s->cs_running) &&
681                             (cg->cg_child[c].cg_flags & CG_FLAG_THREAD) &&
682                             load >= 128 && (load & 128) != 0)
683                                 load += 128;
684
685                         if (lr.csr_cpu >= 0 && (load < bload ||
686                             (load == bload && lr.csr_load < r->csr_load))) {
687                                 bload = load;
688                                 r->csr_cpu = lr.csr_cpu;
689                                 r->csr_load = lr.csr_load;
690                         }
691                 }
692                 return (total);
693         }
694
695         /* Loop through children CPUs otherwise. */
696         for (c = cg->cg_last; c >= cg->cg_first; c--) {
697                 if (!CPU_ISSET(c, &cg->cg_mask))
698                         continue;
699                 tdq = TDQ_CPU(c);
700                 l = tdq->tdq_load;
701                 if (c == s->cs_prefer) {
702                         if (__predict_false(s->cs_running))
703                                 l--;
704                         p = 128;
705                 } else
706                         p = 0;
707                 load = l * 256;
708                 total += load - p;
709
710                 /*
711                  * Check this CPU is acceptable.
712                  * If the threads is already on the CPU, don't look on the TDQ
713                  * priority, since it can be the priority of the thread itself.
714                  */
715                 if (l > s->cs_load || (tdq->tdq_lowpri <= s->cs_pri &&
716                      (!s->cs_running || c != s->cs_prefer)) ||
717                     !CPU_ISSET(c, s->cs_mask))
718                         continue;
719
720                 /*
721                  * When balancing do not prefer CPUs with load > 1.
722                  * It allows round-robin between CPUs with equal load
723                  * within the CPU group for more fair scheduling.
724                  */
725                 if (__predict_false(s->cs_running) && l > 0)
726                         p = 0;
727
728                 load -= sched_random() % 128;
729                 if (bload > load - p) {
730                         bload = load - p;
731                         r->csr_cpu = c;
732                         r->csr_load = load;
733                 }
734         }
735         return (total);
736 }
737
738 static int
739 cpu_search_highest(const struct cpu_group *cg, const struct cpu_search *s,
740     struct cpu_search_res *r)
741 {
742         struct cpu_search_res lr;
743         struct tdq *tdq;
744         int c, bload, l, load, total;
745
746         total = 0;
747         bload = INT_MIN;
748         r->csr_cpu = -1;
749
750         /* Loop through children CPU groups if there are any. */
751         if (cg->cg_children > 0) {
752                 for (c = cg->cg_children - 1; c >= 0; c--) {
753                         load = cpu_search_highest(&cg->cg_child[c], s, &lr);
754                         total += load;
755                         if (lr.csr_cpu >= 0 && (load > bload ||
756                             (load == bload && lr.csr_load > r->csr_load))) {
757                                 bload = load;
758                                 r->csr_cpu = lr.csr_cpu;
759                                 r->csr_load = lr.csr_load;
760                         }
761                 }
762                 return (total);
763         }
764
765         /* Loop through children CPUs otherwise. */
766         for (c = cg->cg_last; c >= cg->cg_first; c--) {
767                 if (!CPU_ISSET(c, &cg->cg_mask))
768                         continue;
769                 tdq = TDQ_CPU(c);
770                 l = tdq->tdq_load;
771                 load = l * 256;
772                 total += load;
773
774                 /*
775                  * Check this CPU is acceptable.
776                  */
777                 if (l < s->cs_load || (tdq->tdq_transferable < s->cs_trans) ||
778                     !CPU_ISSET(c, s->cs_mask))
779                         continue;
780
781                 load -= sched_random() % 256;
782                 if (load > bload) {
783                         bload = load;
784                         r->csr_cpu = c;
785                 }
786         }
787         r->csr_load = bload;
788         return (total);
789 }
790
791 /*
792  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
793  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
794  * acceptable.
795  */
796 static inline int
797 sched_lowest(const struct cpu_group *cg, cpuset_t *mask, int pri, int maxload,
798     int prefer, int running)
799 {
800         struct cpu_search s;
801         struct cpu_search_res r;
802
803         s.cs_prefer = prefer;
804         s.cs_running = running;
805         s.cs_mask = mask;
806         s.cs_pri = pri;
807         s.cs_load = maxload;
808         cpu_search_lowest(cg, &s, &r);
809         return (r.csr_cpu);
810 }
811
812 /*
813  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
814  */
815 static inline int
816 sched_highest(const struct cpu_group *cg, cpuset_t *mask, int minload,
817     int mintrans)
818 {
819         struct cpu_search s;
820         struct cpu_search_res r;
821
822         s.cs_mask = mask;
823         s.cs_load = minload;
824         s.cs_trans = mintrans;
825         cpu_search_highest(cg, &s, &r);
826         return (r.csr_cpu);
827 }
828
829 static void
830 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
831 {
832         struct tdq *tdq;
833         struct thread *td;
834         cpuset_t hmask, lmask;
835         int high, low, anylow;
836
837         CPU_FILL(&hmask);
838         for (;;) {
839                 high = sched_highest(cg, &hmask, 1, 0);
840                 /* Stop if there is no more CPU with transferrable threads. */
841                 if (high == -1)
842                         break;
843                 CPU_CLR(high, &hmask);
844                 CPU_COPY(&hmask, &lmask);
845                 /* Stop if there is no more CPU left for low. */
846                 if (CPU_EMPTY(&lmask))
847                         break;
848                 tdq = TDQ_CPU(high);
849                 if (tdq->tdq_load == 1) {
850                         /*
851                          * There is only one running thread.  We can't move
852                          * it from here, so tell it to pick new CPU by itself.
853                          */
854                         TDQ_LOCK(tdq);
855                         td = pcpu_find(high)->pc_curthread;
856                         if ((td->td_flags & TDF_IDLETD) == 0 &&
857                             THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
858                                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED | TDF_PICKCPU;
859                                 if (high != curcpu)
860                                         ipi_cpu(high, IPI_AST);
861                         }
862                         TDQ_UNLOCK(tdq);
863                         break;
864                 }
865                 anylow = 1;
866 nextlow:
867                 if (tdq->tdq_transferable == 0)
868                         continue;
869                 low = sched_lowest(cg, &lmask, -1, tdq->tdq_load - 1, high, 1);
870                 /* Stop if we looked well and found no less loaded CPU. */
871                 if (anylow && low == -1)
872                         break;
873                 /* Go to next high if we found no less loaded CPU. */
874                 if (low == -1)
875                         continue;
876                 /* Transfer thread from high to low. */
877                 if (sched_balance_pair(tdq, TDQ_CPU(low))) {
878                         /* CPU that got thread can no longer be a donor. */
879                         CPU_CLR(low, &hmask);
880                 } else {
881                         /*
882                          * If failed, then there is no threads on high
883                          * that can run on this low. Drop low from low
884                          * mask and look for different one.
885                          */
886                         CPU_CLR(low, &lmask);
887                         anylow = 0;
888                         goto nextlow;
889                 }
890         }
891 }
892
893 static void
894 sched_balance(void)
895 {
896         struct tdq *tdq;
897
898         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1) +
899             (sched_random() % balance_interval);
900         tdq = TDQ_SELF();
901         TDQ_UNLOCK(tdq);
902         sched_balance_group(cpu_top);
903         TDQ_LOCK(tdq);
904 }
905
906 /*
907  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
908  */
909 static void
910 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
911 {
912         if (one < two) {
913                 TDQ_LOCK(one);
914                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
915         } else {
916                 TDQ_LOCK(two);
917                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
918         }
919 }
920
921 /*
922  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
923  */
924 static void
925 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
926 {
927         TDQ_UNLOCK(one);
928         TDQ_UNLOCK(two);
929 }
930
931 /*
932  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
933  */
934 static int
935 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
936 {
937         struct thread *td;
938         int cpu;
939
940         tdq_lock_pair(high, low);
941         td = NULL;
942         /*
943          * Transfer a thread from high to low.
944          */
945         if (high->tdq_transferable != 0 && high->tdq_load > low->tdq_load &&
946             (td = tdq_move(high, low)) != NULL) {
947                 /*
948                  * In case the target isn't the current cpu notify it of the
949                  * new load, possibly sending an IPI to force it to reschedule.
950                  */
951                 cpu = TDQ_ID(low);
952                 if (cpu != PCPU_GET(cpuid))
953                         tdq_notify(low, td);
954         }
955         tdq_unlock_pair(high, low);
956         return (td != NULL);
957 }
958
959 /*
960  * Move a thread from one thread queue to another.
961  */
962 static struct thread *
963 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
964 {
965         struct thread *td;
966         struct tdq *tdq;
967         int cpu;
968
969         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
970         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
971
972         tdq = from;
973         cpu = TDQ_ID(to);
974         td = tdq_steal(tdq, cpu);
975         if (td == NULL)
976                 return (NULL);
977
978         /*
979          * Although the run queue is locked the thread may be
980          * blocked.  We can not set the lock until it is unblocked.
981          */
982         thread_lock_block_wait(td);
983         sched_rem(td);
984         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, TDQ_LOCKPTR(from));
985         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
986         td_get_sched(td)->ts_cpu = cpu;
987         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
988
989         return (td);
990 }
991
992 /*
993  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
994  * to it.
995  */
996 static int
997 tdq_idled(struct tdq *tdq)
998 {
999         struct cpu_group *cg, *parent;
1000         struct tdq *steal;
1001         cpuset_t mask;
1002         int cpu, switchcnt, goup;
1003
1004         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0 || tdq->tdq_cg == NULL)
1005                 return (1);
1006         CPU_FILL(&mask);
1007         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
1008     restart:
1009         switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
1010         for (cg = tdq->tdq_cg, goup = 0; ; ) {
1011                 cpu = sched_highest(cg, &mask, steal_thresh, 1);
1012                 /*
1013                  * We were assigned a thread but not preempted.  Returning
1014                  * 0 here will cause our caller to switch to it.
1015                  */
1016                 if (tdq->tdq_load)
1017                         return (0);
1018
1019                 /*
1020                  * We found no CPU to steal from in this group.  Escalate to
1021                  * the parent and repeat.  But if parent has only two children
1022                  * groups we can avoid searching this group again by searching
1023                  * the other one specifically and then escalating two levels.
1024                  */
1025                 if (cpu == -1) {
1026                         if (goup) {
1027                                 cg = cg->cg_parent;
1028                                 goup = 0;
1029                         }
1030                         parent = cg->cg_parent;
1031                         if (parent == NULL)
1032                                 return (1);
1033                         if (parent->cg_children == 2) {
1034                                 if (cg == &parent->cg_child[0])
1035                                         cg = &parent->cg_child[1];
1036                                 else
1037                                         cg = &parent->cg_child[0];
1038                                 goup = 1;
1039                         } else
1040                                 cg = parent;
1041                         continue;
1042                 }
1043                 steal = TDQ_CPU(cpu);
1044                 /*
1045                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1046                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
1047                  *
1048                  * Testing this ahead of tdq_lock_pair() only catches
1049                  * this situation about 20% of the time on an 8 core
1050                  * 16 thread Ryzen 7, but it still helps performance.
1051                  */
1052                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1053                     steal->tdq_transferable == 0)
1054                         goto restart;
1055                 /*
1056                  * Try to lock both queues. If we are assigned a thread while
1057                  * waited for the lock, switch to it now instead of stealing.
1058                  * If we can't get the lock, then somebody likely got there
1059                  * first so continue searching.
1060                  */
1061                 TDQ_LOCK(tdq);
1062                 if (tdq->tdq_load > 0) {
1063                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE);
1064                         return (0);
1065                 }
1066                 if (TDQ_TRYLOCK_FLAGS(steal, MTX_DUPOK) == 0) {
1067                         TDQ_UNLOCK(tdq);
1068                         CPU_CLR(cpu, &mask);
1069                         continue;
1070                 }
1071                 /*
1072                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1073                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread, or
1074                  * we were preempted and the CPU loading info may be out
1075                  * of date.  The latter is rare.  In either case restart
1076                  * the search.
1077                  */
1078                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1079                     steal->tdq_transferable == 0 ||
1080                     switchcnt != tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt) {
1081                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
1082                         goto restart;
1083                 }
1084                 /*
1085                  * Steal the thread and switch to it.
1086                  */
1087                 if (tdq_move(steal, tdq) != NULL)
1088                         break;
1089                 /*
1090                  * We failed to acquire a thread even though it looked
1091                  * like one was available.  This could be due to affinity
1092                  * restrictions or for other reasons.  Loop again after
1093                  * removing this CPU from the set.  The restart logic
1094                  * above does not restore this CPU to the set due to the
1095                  * likelyhood of failing here again.
1096                  */
1097                 CPU_CLR(cpu, &mask);
1098                 tdq_unlock_pair(tdq, steal);
1099         }
1100         TDQ_UNLOCK(steal);
1101         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE);
1102         return (0);
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
1107  */
1108 static void
1109 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
1110 {
1111         struct thread *ctd;
1112         int pri;
1113         int cpu;
1114
1115         if (tdq->tdq_owepreempt)
1116                 return;
1117         cpu = td_get_sched(td)->ts_cpu;
1118         pri = td->td_priority;
1119         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
1120         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
1121                 return;
1122
1123         /*
1124          * Make sure that our caller's earlier update to tdq_load is
1125          * globally visible before we read tdq_cpu_idle.  Idle thread
1126          * accesses both of them without locks, and the order is important.
1127          */
1128         atomic_thread_fence_seq_cst();
1129
1130         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
1131                 /*
1132                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
1133                  * falling back to IPI.
1134                  */
1135                 if (!tdq->tdq_cpu_idle || cpu_idle_wakeup(cpu))
1136                         return;
1137         }
1138
1139         /*
1140          * The run queues have been updated, so any switch on the remote CPU
1141          * will satisfy the preemption request.
1142          */
1143         tdq->tdq_owepreempt = 1;
1144         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
1145 }
1146
1147 /*
1148  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
1149  * index.
1150  */
1151 static struct thread *
1152 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
1153 {
1154         struct rqbits *rqb;
1155         struct rqhead *rqh;
1156         struct thread *td, *first;
1157         int bit;
1158         int i;
1159
1160         rqb = &rq->rq_status;
1161         bit = start & (RQB_BPW -1);
1162         first = NULL;
1163 again:
1164         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1165                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1166                         continue;
1167                 if (bit == 0)
1168                         bit = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1169                 for (; bit < RQB_BPW; bit++) {
1170                         if ((rqb->rqb_bits[i] & (1ul << bit)) == 0)
1171                                 continue;
1172                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (i << RQB_L2BPW)];
1173                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1174                                 if (first) {
1175                                         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1176                                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1177                                                 return (td);
1178                                 } else
1179                                         first = td;
1180                         }
1181                 }
1182         }
1183         if (start != 0) {
1184                 start = 0;
1185                 goto again;
1186         }
1187
1188         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(first) &&
1189             THREAD_CAN_SCHED(first, cpu))
1190                 return (first);
1191         return (NULL);
1192 }
1193
1194 /*
1195  * Steals load from a standard linear queue.
1196  */
1197 static struct thread *
1198 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1199 {
1200         struct rqhead *rqh;
1201         struct rqbits *rqb;
1202         struct thread *td;
1203         int word;
1204         int bit;
1205
1206         rqb = &rq->rq_status;
1207         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1208                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1209                         continue;
1210                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1211                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1212                                 continue;
1213                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1214                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1215                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1216                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1217                                         return (td);
1218                 }
1219         }
1220         return (NULL);
1221 }
1222
1223 /*
1224  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1225  */
1226 static struct thread *
1227 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1228 {
1229         struct thread *td;
1230
1231         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1232         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1233                 return (td);
1234         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1235             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1236                 return (td);
1237         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1242  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1243  */
1244 static inline struct tdq *
1245 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1246 {
1247
1248         struct tdq *tdq;
1249         struct mtx *mtx;
1250
1251         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1252         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1253         td_get_sched(td)->ts_cpu = cpu;
1254         /*
1255          * If the lock matches just return the queue.
1256          */
1257         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq)) {
1258                 KASSERT((flags & SRQ_HOLD) == 0,
1259                     ("sched_setcpu: Invalid lock for SRQ_HOLD"));
1260                 return (tdq);
1261         }
1262
1263         /*
1264          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1265          * prevent order reversals with other cpus locks.
1266          */
1267         spinlock_enter();
1268         mtx = thread_lock_block(td);
1269         if ((flags & SRQ_HOLD) == 0)
1270                 mtx_unlock_spin(mtx);
1271         TDQ_LOCK(tdq);
1272         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1273         spinlock_exit();
1274         return (tdq);
1275 }
1276
1277 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1278 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1279 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1280 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1281 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1282 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1283
1284 static int
1285 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1286 {
1287         struct cpu_group *cg, *ccg;
1288         struct td_sched *ts;
1289         struct tdq *tdq;
1290         cpuset_t *mask;
1291         int cpu, pri, r, self, intr;
1292
1293         self = PCPU_GET(cpuid);
1294         ts = td_get_sched(td);
1295         KASSERT(!CPU_ABSENT(ts->ts_cpu), ("sched_pickcpu: Start scheduler on "
1296             "absent CPU %d for thread %s.", ts->ts_cpu, td->td_name));
1297         if (smp_started == 0)
1298                 return (self);
1299         /*
1300          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1301          */
1302         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1303                 return (ts->ts_cpu);
1304         /*
1305          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1306          * the interrupt.
1307          */
1308         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1309             curthread->td_intr_nesting_level) {
1310                 tdq = TDQ_SELF();
1311                 if (tdq->tdq_lowpri >= PRI_MIN_IDLE) {
1312                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1313                         return (self);
1314                 }
1315                 ts->ts_cpu = self;
1316                 intr = 1;
1317                 cg = tdq->tdq_cg;
1318                 goto llc;
1319         } else {
1320                 intr = 0;
1321                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1322                 cg = tdq->tdq_cg;
1323         }
1324         /*
1325          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1326          * expired and it is idle, run it there.
1327          */
1328         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu) &&
1329             tdq->tdq_lowpri >= PRI_MIN_IDLE &&
1330             SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2)) {
1331                 if (cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) {
1332                         /* Check all SMT threads for being idle. */
1333                         for (cpu = cg->cg_first; cpu <= cg->cg_last; cpu++) {
1334                                 if (CPU_ISSET(cpu, &cg->cg_mask) &&
1335                                     TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE)
1336                                         break;
1337                         }
1338                         if (cpu > cg->cg_last) {
1339                                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1340                                 return (ts->ts_cpu);
1341                         }
1342                 } else {
1343                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1344                         return (ts->ts_cpu);
1345                 }
1346         }
1347 llc:
1348         /*
1349          * Search for the last level cache CPU group in the tree.
1350          * Skip SMT, identical groups and caches with expired affinity.
1351          * Interrupt threads affinity is explicit and never expires.
1352          */
1353         for (ccg = NULL; cg != NULL; cg = cg->cg_parent) {
1354                 if (cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD)
1355                         continue;
1356                 if (cg->cg_children == 1 || cg->cg_count == 1)
1357                         continue;
1358                 if (cg->cg_level == CG_SHARE_NONE ||
1359                     (!intr && !SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level)))
1360                         continue;
1361                 ccg = cg;
1362         }
1363         /* Found LLC shared by all CPUs, so do a global search. */
1364         if (ccg == cpu_top)
1365                 ccg = NULL;
1366         cpu = -1;
1367         mask = &td->td_cpuset->cs_mask;
1368         pri = td->td_priority;
1369         r = TD_IS_RUNNING(td);
1370         /*
1371          * Try hard to keep interrupts within found LLC.  Search the LLC for
1372          * the least loaded CPU we can run now.  For NUMA systems it should
1373          * be within target domain, and it also reduces scheduling overhead.
1374          */
1375         if (ccg != NULL && intr) {
1376                 cpu = sched_lowest(ccg, mask, pri, INT_MAX, ts->ts_cpu, r);
1377                 if (cpu >= 0)
1378                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1379         } else
1380         /* Search the LLC for the least loaded idle CPU we can run now. */
1381         if (ccg != NULL) {
1382                 cpu = sched_lowest(ccg, mask, max(pri, PRI_MAX_TIMESHARE),
1383                     INT_MAX, ts->ts_cpu, r);
1384                 if (cpu >= 0)
1385                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1386         }
1387         /* Search globally for the least loaded CPU we can run now. */
1388         if (cpu < 0) {
1389                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, pri, INT_MAX, ts->ts_cpu, r);
1390                 if (cpu >= 0)
1391                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1392         }
1393         /* Search globally for the least loaded CPU. */
1394         if (cpu < 0) {
1395                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1, INT_MAX, ts->ts_cpu, r);
1396                 if (cpu >= 0)
1397                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1398         }
1399         KASSERT(cpu >= 0, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1400         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpu), ("sched_pickcpu: Picked absent CPU %d.", cpu));
1401         /*
1402          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1403          */
1404         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1405         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_SELF()->tdq_lowpri > pri &&
1406             tdq->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE &&
1407             TDQ_SELF()->tdq_load <= tdq->tdq_load + 1) {
1408                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1409                 cpu = self;
1410         }
1411         if (cpu != ts->ts_cpu)
1412                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1413         return (cpu);
1414 }
1415 #endif
1416
1417 /*
1418  * Pick the highest priority task we have and return it.
1419  */
1420 static struct thread *
1421 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1422 {
1423         struct thread *td;
1424
1425         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1426         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1427         if (td != NULL)
1428                 return (td);
1429         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1430         if (td != NULL) {
1431                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_BATCH,
1432                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1433                     td->td_priority));
1434                 return (td);
1435         }
1436         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1437         if (td != NULL) {
1438                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1439                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1440                     td->td_priority));
1441                 return (td);
1442         }
1443
1444         return (NULL);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Initialize a thread queue.
1449  */
1450 static void
1451 tdq_setup(struct tdq *tdq, int id)
1452 {
1453
1454         if (bootverbose)
1455                 printf("ULE: setup cpu %d\n", id);
1456         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1457         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1458         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1459         tdq->tdq_id = id;
1460         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1461             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1462         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock", MTX_SPIN);
1463 #ifdef KTR
1464         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1465             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1466 #endif
1467 }
1468
1469 #ifdef SMP
1470 static void
1471 sched_setup_smp(void)
1472 {
1473         struct tdq *tdq;
1474         int i;
1475
1476         cpu_top = smp_topo();
1477         CPU_FOREACH(i) {
1478                 tdq = DPCPU_ID_PTR(i, tdq);
1479                 tdq_setup(tdq, i);
1480                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1481                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1482                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1483                 DPCPU_ID_SET(i, randomval, i * 69069 + 5);
1484         }
1485         PCPU_SET(sched, DPCPU_PTR(tdq));
1486         balance_tdq = TDQ_SELF();
1487 }
1488 #endif
1489
1490 /*
1491  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1492  * information.
1493  */
1494 static void
1495 sched_setup(void *dummy)
1496 {
1497         struct tdq *tdq;
1498
1499 #ifdef SMP
1500         sched_setup_smp();
1501 #else
1502         tdq_setup(TDQ_SELF(), 0);
1503 #endif
1504         tdq = TDQ_SELF();
1505
1506         /* Add thread0's load since it's running. */
1507         TDQ_LOCK(tdq);
1508         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
1509         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1510         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1511         TDQ_UNLOCK(tdq);
1512 }
1513
1514 /*
1515  * This routine determines time constants after stathz and hz are setup.
1516  */
1517 /* ARGSUSED */
1518 static void
1519 sched_initticks(void *dummy)
1520 {
1521         int incr;
1522
1523         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1524         sched_slice = realstathz / SCHED_SLICE_DEFAULT_DIVISOR;
1525         sched_slice_min = sched_slice / SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR;
1526         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
1527             realstathz);
1528
1529         /*
1530          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1531          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1532          */
1533         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1534         /*
1535          * This does not work for values of stathz that are more than
1536          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1537          */
1538         if (incr == 0)
1539                 incr = 1;
1540         tickincr = incr;
1541 #ifdef SMP
1542         /*
1543          * Set the default balance interval now that we know
1544          * what realstathz is.
1545          */
1546         balance_interval = realstathz;
1547         balance_ticks = balance_interval;
1548         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1549 #endif
1550         if (sched_idlespinthresh < 0)
1551                 sched_idlespinthresh = 2 * max(10000, 6 * hz) / realstathz;
1552 }
1553
1554 /*
1555  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1556  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1557  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1558  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1559  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1560  *
1561  * When a thread's sleep time is greater than its run time the
1562  * calculation is:
1563  *
1564  *                           scaling factor
1565  * interactivity score =  ---------------------
1566  *                        sleep time / run time
1567  *
1568  *
1569  * When a thread's run time is greater than its sleep time the
1570  * calculation is:
1571  *
1572  *                                                 scaling factor
1573  * interactivity score = 2 * scaling factor  -  ---------------------
1574  *                                              run time / sleep time
1575  */
1576 static int
1577 sched_interact_score(struct thread *td)
1578 {
1579         struct td_sched *ts;
1580         int div;
1581
1582         ts = td_get_sched(td);
1583         /*
1584          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1585          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1586          * no chance.
1587          */
1588         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1589                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1590                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1591
1592         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1593                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1594                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1595                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1596         }
1597         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1598                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1599                 return (ts->ts_runtime / div);
1600         }
1601         /* runtime == slptime */
1602         if (ts->ts_runtime)
1603                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1604
1605         /*
1606          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1607          */
1608         return (0);
1609
1610 }
1611
1612 /*
1613  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1614  * process.
1615  */
1616 static void
1617 sched_priority(struct thread *td)
1618 {
1619         u_int pri, score;
1620
1621         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1622                 return;
1623         /*
1624          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1625          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1626          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1627          *
1628          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1629          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1630          * utilization and the rest is decided by nice value.
1631          *
1632          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1633          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1634          * considered interactive.
1635          */
1636         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1637         if (score < sched_interact) {
1638                 pri = PRI_MIN_INTERACT;
1639                 pri += (PRI_MAX_INTERACT - PRI_MIN_INTERACT + 1) * score /
1640                     sched_interact;
1641                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_INTERACT && pri <= PRI_MAX_INTERACT,
1642                     ("sched_priority: invalid interactive priority %u score %u",
1643                     pri, score));
1644         } else {
1645                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1646                 if (td_get_sched(td)->ts_ticks)
1647                         pri += min(SCHED_PRI_TICKS(td_get_sched(td)),
1648                             SCHED_PRI_RANGE - 1);
1649                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1650                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_BATCH && pri <= PRI_MAX_BATCH,
1651                     ("sched_priority: invalid priority %u: nice %d, "
1652                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1653                     pri, td->td_proc->p_nice, td_get_sched(td)->ts_ticks,
1654                     td_get_sched(td)->ts_ftick, td_get_sched(td)->ts_ltick,
1655                     SCHED_PRI_TICKS(td_get_sched(td))));
1656         }
1657         sched_user_prio(td, pri);
1658
1659         return;
1660 }
1661
1662 /*
1663  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1664  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1665  * function is ugly due to integer math.
1666  */
1667 static void
1668 sched_interact_update(struct thread *td)
1669 {
1670         struct td_sched *ts;
1671         u_int sum;
1672
1673         ts = td_get_sched(td);
1674         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1675         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1676                 return;
1677         /*
1678          * This only happens from two places:
1679          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1680          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1681          */
1682         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1683                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1684                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1685                         ts->ts_slptime = 1;
1686                 } else {
1687                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1688                         ts->ts_runtime = 1;
1689                 }
1690                 return;
1691         }
1692         /*
1693          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1694          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1695          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1696          */
1697         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1698                 ts->ts_runtime /= 2;
1699                 ts->ts_slptime /= 2;
1700                 return;
1701         }
1702         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1703         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1704 }
1705
1706 /*
1707  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1708  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1709  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1710  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1711  */
1712 static void
1713 sched_interact_fork(struct thread *td)
1714 {
1715         struct td_sched *ts;
1716         int ratio;
1717         int sum;
1718
1719         ts = td_get_sched(td);
1720         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1721         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1722                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1723                 ts->ts_runtime /= ratio;
1724                 ts->ts_slptime /= ratio;
1725         }
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1730  */
1731 void
1732 schedinit(void)
1733 {
1734         struct td_sched *ts0;
1735
1736         /*
1737          * Set up the scheduler specific parts of thread0.
1738          */
1739         ts0 = td_get_sched(&thread0);
1740         ts0->ts_ltick = ticks;
1741         ts0->ts_ftick = ticks;
1742         ts0->ts_slice = 0;
1743         ts0->ts_cpu = curcpu;   /* set valid CPU number */
1744 }
1745
1746 /*
1747  * schedinit_ap() is needed prior to calling sched_throw(NULL) to ensure that
1748  * the pcpu requirements are met for any calls in the period between curthread
1749  * initialization and sched_throw().  One can safely add threads to the queue
1750  * before sched_throw(), for instance, as long as the thread lock is setup
1751  * correctly.
1752  *
1753  * TDQ_SELF() relies on the below sched pcpu setting; it may be used only
1754  * after schedinit_ap().
1755  */
1756 void
1757 schedinit_ap(void)
1758 {
1759
1760 #ifdef SMP
1761         PCPU_SET(sched, DPCPU_PTR(tdq));
1762 #endif
1763         PCPU_GET(idlethread)->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1764 }
1765
1766 /*
1767  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1768  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1769  * at most sched_slice stathz ticks.
1770  */
1771 int
1772 sched_rr_interval(void)
1773 {
1774
1775         /* Convert sched_slice from stathz to hz. */
1776         return (imax(1, (sched_slice * hz + realstathz / 2) / realstathz));
1777 }
1778
1779 /*
1780  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1781  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1782  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1783  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1784  */
1785 static void
1786 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts, int run)
1787 {
1788         int t = ticks;
1789
1790         /*
1791          * The signed difference may be negative if the thread hasn't run for
1792          * over half of the ticks rollover period.
1793          */
1794         if ((u_int)(t - ts->ts_ltick) >= SCHED_TICK_TARG) {
1795                 ts->ts_ticks = 0;
1796                 ts->ts_ftick = t - SCHED_TICK_TARG;
1797         } else if (t - ts->ts_ftick >= SCHED_TICK_MAX) {
1798                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ts->ts_ltick - ts->ts_ftick)) *
1799                     (ts->ts_ltick - (t - SCHED_TICK_TARG));
1800                 ts->ts_ftick = t - SCHED_TICK_TARG;
1801         }
1802         if (run)
1803                 ts->ts_ticks += (t - ts->ts_ltick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1804         ts->ts_ltick = t;
1805 }
1806
1807 /*
1808  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1809  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1810  * functions.
1811  */
1812 static void
1813 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1814 {
1815         struct td_sched *ts;
1816         struct tdq *tdq;
1817         int oldpri;
1818
1819         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1820             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1821             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1822         SDT_PROBE3(sched, , , change__pri, td, td->td_proc, prio);
1823         if (td != curthread && prio < td->td_priority) {
1824                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1825                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1826                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1827                 SDT_PROBE4(sched, , , lend__pri, td, td->td_proc, prio, 
1828                     curthread);
1829         } 
1830         ts = td_get_sched(td);
1831         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1832         if (td->td_priority == prio)
1833                 return;
1834         /*
1835          * If the priority has been elevated due to priority
1836          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1837          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1838          * cases.
1839          */
1840         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1841                 sched_rem(td);
1842                 td->td_priority = prio;
1843                 sched_add(td, SRQ_BORROWING | SRQ_HOLDTD);
1844                 return;
1845         }
1846         /*
1847          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1848          * information so other cpus are aware of our current priority.
1849          */
1850         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1851                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1852                 oldpri = td->td_priority;
1853                 td->td_priority = prio;
1854                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1855                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1856                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1857                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1858                 return;
1859         }
1860         td->td_priority = prio;
1861 }
1862
1863 /*
1864  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1865  * priority.
1866  */
1867 void
1868 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1869 {
1870
1871         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1872         sched_thread_priority(td, prio);
1873 }
1874
1875 /*
1876  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1877  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1878  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1879  * requests.  If the thread's regular priority is less
1880  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1881  * of prio.
1882  */
1883 void
1884 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1885 {
1886         u_char base_pri;
1887
1888         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1889             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1890                 base_pri = td->td_user_pri;
1891         else
1892                 base_pri = td->td_base_pri;
1893         if (prio >= base_pri) {
1894                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1895                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1896         } else
1897                 sched_lend_prio(td, prio);
1898 }
1899
1900 /*
1901  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1902  */
1903 void
1904 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1905 {
1906         u_char oldprio;
1907
1908         /* First, update the base priority. */
1909         td->td_base_pri = prio;
1910
1911         /*
1912          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1913          * ever lower the priority.
1914          */
1915         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1916                 return;
1917
1918         /* Change the real priority. */
1919         oldprio = td->td_priority;
1920         sched_thread_priority(td, prio);
1921
1922         /*
1923          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1924          * its state.
1925          */
1926         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1927                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1928 }
1929
1930 /*
1931  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1932  */
1933 void
1934 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1935 {
1936
1937         td->td_base_user_pri = prio;
1938         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
1939                 return;
1940         td->td_user_pri = prio;
1941 }
1942
1943 void
1944 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1945 {
1946
1947         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1948         td->td_lend_user_pri = prio;
1949         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
1950         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
1951                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
1952         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
1953                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1954 }
1955
1956 /*
1957  * Like the above but first check if there is anything to do.
1958  */
1959 void
1960 sched_lend_user_prio_cond(struct thread *td, u_char prio)
1961 {
1962
1963         if (td->td_lend_user_pri != prio)
1964                 goto lend;
1965         if (td->td_user_pri != min(prio, td->td_base_user_pri))
1966                 goto lend;
1967         if (td->td_priority != td->td_user_pri)
1968                 goto lend;
1969         return;
1970
1971 lend:
1972         thread_lock(td);
1973         sched_lend_user_prio(td, prio);
1974         thread_unlock(td);
1975 }
1976
1977 #ifdef SMP
1978 /*
1979  * This tdq is about to idle.  Try to steal a thread from another CPU before
1980  * choosing the idle thread.
1981  */
1982 static void
1983 tdq_trysteal(struct tdq *tdq)
1984 {
1985         struct cpu_group *cg, *parent;
1986         struct tdq *steal;
1987         cpuset_t mask;
1988         int cpu, i, goup;
1989
1990         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0 || trysteal_limit == 0 ||
1991             tdq->tdq_cg == NULL)
1992                 return;
1993         CPU_FILL(&mask);
1994         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
1995         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
1996         spinlock_enter();
1997         TDQ_UNLOCK(tdq);
1998         for (i = 1, cg = tdq->tdq_cg, goup = 0; ; ) {
1999                 cpu = sched_highest(cg, &mask, steal_thresh, 1);
2000                 /*
2001                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
2002                  * steal one here.
2003                  */
2004                 if (tdq->tdq_load > 0) {
2005                         TDQ_LOCK(tdq);
2006                         break;
2007                 }
2008
2009                 /*
2010                  * We found no CPU to steal from in this group.  Escalate to
2011                  * the parent and repeat.  But if parent has only two children
2012                  * groups we can avoid searching this group again by searching
2013                  * the other one specifically and then escalating two levels.
2014                  */
2015                 if (cpu == -1) {
2016                         if (goup) {
2017                                 cg = cg->cg_parent;
2018                                 goup = 0;
2019                         }
2020                         if (++i > trysteal_limit) {
2021                                 TDQ_LOCK(tdq);
2022                                 break;
2023                         }
2024                         parent = cg->cg_parent;
2025                         if (parent == NULL) {
2026                                 TDQ_LOCK(tdq);
2027                                 break;
2028                         }
2029                         if (parent->cg_children == 2) {
2030                                 if (cg == &parent->cg_child[0])
2031                                         cg = &parent->cg_child[1];
2032                                 else
2033                                         cg = &parent->cg_child[0];
2034                                 goup = 1;
2035                         } else
2036                                 cg = parent;
2037                         continue;
2038                 }
2039                 steal = TDQ_CPU(cpu);
2040                 /*
2041                  * The data returned by sched_highest() is stale and
2042                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
2043                  * At this point unconditionally exit the loop to bound
2044                  * the time spent in the critcal section.
2045                  */
2046                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
2047                     steal->tdq_transferable == 0)
2048                         continue;
2049                 /*
2050                  * Try to lock both queues. If we are assigned a thread while
2051                  * waited for the lock, switch to it now instead of stealing.
2052                  * If we can't get the lock, then somebody likely got there
2053                  * first.
2054                  */
2055                 TDQ_LOCK(tdq);
2056                 if (tdq->tdq_load > 0)
2057                         break;
2058                 if (TDQ_TRYLOCK_FLAGS(steal, MTX_DUPOK) == 0)
2059                         break;
2060                 /*
2061                  * The data returned by sched_highest() is stale and
2062                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
2063                  */
2064                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
2065                     steal->tdq_transferable == 0) {
2066                         TDQ_UNLOCK(steal);
2067                         break;
2068                 }
2069                 /*
2070                  * If we fail to acquire one due to affinity restrictions,
2071                  * bail out and let the idle thread to a more complete search
2072                  * outside of a critical section.
2073                  */
2074                 if (tdq_move(steal, tdq) == NULL) {
2075                         TDQ_UNLOCK(steal);
2076                         break;
2077                 }
2078                 TDQ_UNLOCK(steal);
2079                 break;
2080         }
2081         spinlock_exit();
2082 }
2083 #endif
2084
2085 /*
2086  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
2087  * cpu binding.
2088  */
2089 static struct mtx *
2090 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2091 {
2092         struct tdq *tdn;
2093
2094         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
2095             (td_get_sched(td)->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
2096             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
2097         KASSERT(!CPU_ABSENT(td_get_sched(td)->ts_cpu), ("sched_switch_migrate: "
2098             "thread %s queued on absent CPU %d.", td->td_name,
2099             td_get_sched(td)->ts_cpu));
2100         tdn = TDQ_CPU(td_get_sched(td)->ts_cpu);
2101 #ifdef SMP
2102         tdq_load_rem(tdq, td);
2103         /*
2104          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We have an 
2105          * extra spinlock nesting from sched_switch() which will
2106          * prevent preemption while we're holding neither run-queue lock.
2107          */
2108         TDQ_UNLOCK(tdq);
2109         TDQ_LOCK(tdn);
2110         tdq_add(tdn, td, flags);
2111         tdq_notify(tdn, td);
2112         TDQ_UNLOCK(tdn);
2113         TDQ_LOCK(tdq);
2114 #endif
2115         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
2116 }
2117
2118 /*
2119  * thread_lock_unblock() that does not assume td_lock is blocked.
2120  */
2121 static inline void
2122 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
2123 {
2124         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
2125             (uintptr_t)mtx);
2126 }
2127
2128 /*
2129  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
2130  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
2131  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
2132  * be assigned elsewhere via binding.
2133  */
2134 void
2135 sched_switch(struct thread *td, int flags)
2136 {
2137         struct thread *newtd;
2138         struct tdq *tdq;
2139         struct td_sched *ts;
2140         struct mtx *mtx;
2141         int srqflag;
2142         int cpuid, preempted;
2143 #ifdef SMP
2144         int pickcpu;
2145 #endif
2146
2147         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2148
2149         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2150         tdq = TDQ_SELF();
2151         ts = td_get_sched(td);
2152         sched_pctcpu_update(ts, 1);
2153 #ifdef SMP
2154         pickcpu = (td->td_flags & TDF_PICKCPU) != 0;
2155         if (pickcpu)
2156                 ts->ts_rltick = ticks - affinity * MAX_CACHE_LEVELS;
2157         else
2158                 ts->ts_rltick = ticks;
2159 #endif
2160         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
2161         preempted = (td->td_flags & TDF_SLICEEND) == 0 &&
2162             (flags & SW_PREEMPT) != 0;
2163         td->td_flags &= ~(TDF_NEEDRESCHED | TDF_PICKCPU | TDF_SLICEEND);
2164         td->td_owepreempt = 0;
2165         tdq->tdq_owepreempt = 0;
2166         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td))
2167                 tdq->tdq_switchcnt++;
2168
2169         /*
2170          * Always block the thread lock so we can drop the tdq lock early.
2171          */
2172         mtx = thread_lock_block(td);
2173         spinlock_enter();
2174         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
2175                 MPASS(mtx == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2176                 TD_SET_CAN_RUN(td);
2177         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
2178                 MPASS(mtx == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2179                 srqflag = preempted ?
2180                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
2181                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
2182 #ifdef SMP
2183                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && (!THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu)
2184                     || pickcpu))
2185                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
2186 #endif
2187                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
2188                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
2189                 else
2190                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
2191         } else {
2192                 /* This thread must be going to sleep. */
2193                 if (mtx != TDQ_LOCKPTR(tdq)) {
2194                         mtx_unlock_spin(mtx);
2195                         TDQ_LOCK(tdq);
2196                 }
2197                 tdq_load_rem(tdq, td);
2198 #ifdef SMP
2199                 if (tdq->tdq_load == 0)
2200                         tdq_trysteal(tdq);
2201 #endif
2202         }
2203
2204 #if (KTR_COMPILE & KTR_SCHED) != 0
2205         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2206                 KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "idle",
2207                     "prio:%d", td->td_priority);
2208         else
2209                 KTR_STATE3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), KTDSTATE(td),
2210                     "prio:%d", td->td_priority, "wmesg:\"%s\"", td->td_wmesg,
2211                     "lockname:\"%s\"", td->td_lockname);
2212 #endif
2213
2214         /*
2215          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
2216          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
2217          * thread-queue locked.
2218          */
2219         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2220         newtd = choosethread();
2221         sched_pctcpu_update(td_get_sched(newtd), 0);
2222         TDQ_UNLOCK(tdq);
2223
2224         /*
2225          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
2226          */
2227         if (td != newtd) {
2228 #ifdef  HWPMC_HOOKS
2229                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
2230                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
2231 #endif
2232                 SDT_PROBE2(sched, , , off__cpu, newtd, newtd->td_proc);
2233
2234 #ifdef KDTRACE_HOOKS
2235                 /*
2236                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
2237                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
2238                  * function to call.
2239                  */
2240                 if (dtrace_vtime_active)
2241                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
2242 #endif
2243                 td->td_oncpu = NOCPU;
2244                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
2245                 cpuid = td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
2246
2247                 SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
2248 #ifdef  HWPMC_HOOKS
2249                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
2250                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
2251 #endif
2252         } else {
2253                 thread_unblock_switch(td, mtx);
2254                 SDT_PROBE0(sched, , , remain__cpu);
2255         }
2256         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1,
2257             ("invalid count %d", curthread->td_md.md_spinlock_count));
2258
2259         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
2260             "prio:%d", td->td_priority);
2261 }
2262
2263 /*
2264  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
2265  */
2266 void
2267 sched_nice(struct proc *p, int nice)
2268 {
2269         struct thread *td;
2270
2271         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2272
2273         p->p_nice = nice;
2274         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
2275                 thread_lock(td);
2276                 sched_priority(td);
2277                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
2278                 thread_unlock(td);
2279         }
2280 }
2281
2282 /*
2283  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
2284  */
2285 void
2286 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
2287 {
2288
2289         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2290
2291         td->td_slptick = ticks;
2292         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
2293                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
2294         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
2295                 return;
2296         if (static_boost == 1 && prio)
2297                 sched_prio(td, prio);
2298         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
2299                 sched_prio(td, static_boost);
2300 }
2301
2302 /*
2303  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
2304  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
2305  *
2306  * Requires the thread lock on entry, drops on exit.
2307  */
2308 void
2309 sched_wakeup(struct thread *td, int srqflags)
2310 {
2311         struct td_sched *ts;
2312         int slptick;
2313
2314         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2315         ts = td_get_sched(td);
2316         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
2317
2318         /*
2319          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
2320          * priority.
2321          */
2322         slptick = td->td_slptick;
2323         td->td_slptick = 0;
2324         if (slptick && slptick != ticks) {
2325                 ts->ts_slptime += (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
2326                 sched_interact_update(td);
2327                 sched_pctcpu_update(ts, 0);
2328         }
2329         /*
2330          * Reset the slice value since we slept and advanced the round-robin.
2331          */
2332         ts->ts_slice = 0;
2333         sched_add(td, SRQ_BORING | srqflags);
2334 }
2335
2336 /*
2337  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
2338  * priority.
2339  */
2340 void
2341 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
2342 {
2343         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2344         sched_pctcpu_update(td_get_sched(td), 1);
2345         sched_fork_thread(td, child);
2346         /*
2347          * Penalize the parent and child for forking.
2348          */
2349         sched_interact_fork(child);
2350         sched_priority(child);
2351         td_get_sched(td)->ts_runtime += tickincr;
2352         sched_interact_update(td);
2353         sched_priority(td);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * Fork a new thread, may be within the same process.
2358  */
2359 void
2360 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2361 {
2362         struct td_sched *ts;
2363         struct td_sched *ts2;
2364         struct tdq *tdq;
2365
2366         tdq = TDQ_SELF();
2367         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2368         /*
2369          * Initialize child.
2370          */
2371         ts = td_get_sched(td);
2372         ts2 = td_get_sched(child);
2373         child->td_oncpu = NOCPU;
2374         child->td_lastcpu = NOCPU;
2375         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2376         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
2377         child->td_domain.dr_policy = td->td_cpuset->cs_domain;
2378         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
2379         ts2->ts_flags = 0;
2380         /*
2381          * Grab our parents cpu estimation information.
2382          */
2383         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
2384         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
2385         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
2386         /*
2387          * Do not inherit any borrowed priority from the parent.
2388          */
2389         child->td_priority = child->td_base_pri;
2390         /*
2391          * And update interactivity score.
2392          */
2393         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
2394         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
2395         /* Attempt to quickly learn interactivity. */
2396         ts2->ts_slice = tdq_slice(tdq) - sched_slice_min;
2397 #ifdef KTR
2398         bzero(ts2->ts_name, sizeof(ts2->ts_name));
2399 #endif
2400 }
2401
2402 /*
2403  * Adjust the priority class of a thread.
2404  */
2405 void
2406 sched_class(struct thread *td, int class)
2407 {
2408
2409         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2410         if (td->td_pri_class == class)
2411                 return;
2412         td->td_pri_class = class;
2413 }
2414
2415 /*
2416  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2417  */
2418 void
2419 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2420 {
2421         struct thread *td;
2422
2423         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "proc exit",
2424             "prio:%d", child->td_priority);
2425         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2426         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2427         sched_exit_thread(td, child);
2428 }
2429
2430 /*
2431  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2432  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2433  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2434  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2435  */
2436 void
2437 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2438 {
2439
2440         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "thread exit",
2441             "prio:%d", child->td_priority);
2442         /*
2443          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2444          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2445          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2446          */
2447         thread_lock(td);
2448         td_get_sched(td)->ts_runtime += td_get_sched(child)->ts_runtime;
2449         sched_interact_update(td);
2450         sched_priority(td);
2451         thread_unlock(td);
2452 }
2453
2454 void
2455 sched_preempt(struct thread *td)
2456 {
2457         struct tdq *tdq;
2458         int flags;
2459
2460         SDT_PROBE2(sched, , , surrender, td, td->td_proc);
2461
2462         thread_lock(td);
2463         tdq = TDQ_SELF();
2464         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2465         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2466                 if (td->td_critnest == 1) {
2467                         flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2468                         flags |= TD_IS_IDLETHREAD(td) ? SWT_REMOTEWAKEIDLE :
2469                             SWT_REMOTEPREEMPT;
2470                         mi_switch(flags);
2471                         /* Switch dropped thread lock. */
2472                         return;
2473                 }
2474                 td->td_owepreempt = 1;
2475         } else {
2476                 tdq->tdq_owepreempt = 0;
2477         }
2478         thread_unlock(td);
2479 }
2480
2481 /*
2482  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2483  * to static priorities in msleep() or similar.
2484  */
2485 void
2486 sched_userret_slowpath(struct thread *td)
2487 {
2488
2489         thread_lock(td);
2490         td->td_priority = td->td_user_pri;
2491         td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2492         tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2493         thread_unlock(td);
2494 }
2495
2496 /*
2497  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2498  * threads.
2499  */
2500 void
2501 sched_clock(struct thread *td, int cnt)
2502 {
2503         struct tdq *tdq;
2504         struct td_sched *ts;
2505
2506         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2507         tdq = TDQ_SELF();
2508 #ifdef SMP
2509         /*
2510          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2511          */
2512         if (balance_tdq == tdq && smp_started != 0 && rebalance != 0 &&
2513             balance_ticks != 0) {
2514                 balance_ticks -= cnt;
2515                 if (balance_ticks <= 0)
2516                         sched_balance();
2517         }
2518 #endif
2519         /*
2520          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2521          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2522          * If there is some activity seed it to reflect that.
2523          */
2524         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2525         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2526         /*
2527          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2528          * threads get a chance to run.
2529          */
2530         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2531                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2532                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2533                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2534         }
2535         ts = td_get_sched(td);
2536         sched_pctcpu_update(ts, 1);
2537         if ((td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT) || TD_IS_IDLETHREAD(td))
2538                 return;
2539
2540         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE) {
2541                 /*
2542                  * We used a tick; charge it to the thread so
2543                  * that we can compute our interactivity.
2544                  */
2545                 td_get_sched(td)->ts_runtime += tickincr * cnt;
2546                 sched_interact_update(td);
2547                 sched_priority(td);
2548         }
2549
2550         /*
2551          * Force a context switch if the current thread has used up a full
2552          * time slice (default is 100ms).
2553          */
2554         ts->ts_slice += cnt;
2555         if (ts->ts_slice >= tdq_slice(tdq)) {
2556                 ts->ts_slice = 0;
2557                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND;
2558         }
2559 }
2560
2561 u_int
2562 sched_estcpu(struct thread *td __unused)
2563 {
2564
2565         return (0);
2566 }
2567
2568 /*
2569  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2570  * cooperative idle threads.
2571  */
2572 int
2573 sched_runnable(void)
2574 {
2575         struct tdq *tdq;
2576         int load;
2577
2578         load = 1;
2579
2580         tdq = TDQ_SELF();
2581         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2582                 if (tdq->tdq_load > 0)
2583                         goto out;
2584         } else
2585                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2586                         goto out;
2587         load = 0;
2588 out:
2589         return (load);
2590 }
2591
2592 /*
2593  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2594  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2595  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2596  */
2597 struct thread *
2598 sched_choose(void)
2599 {
2600         struct thread *td;
2601         struct tdq *tdq;
2602
2603         tdq = TDQ_SELF();
2604         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2605         td = tdq_choose(tdq);
2606         if (td) {
2607                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2608                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2609                 return (td);
2610         }
2611         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2612         return (PCPU_GET(idlethread));
2613 }
2614
2615 /*
2616  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2617  * we always request it once we exit a critical section.
2618  */
2619 static inline void
2620 sched_setpreempt(struct thread *td)
2621 {
2622         struct thread *ctd;
2623         int cpri;
2624         int pri;
2625
2626         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2627
2628         ctd = curthread;
2629         pri = td->td_priority;
2630         cpri = ctd->td_priority;
2631         if (pri < cpri)
2632                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2633         if (KERNEL_PANICKED() || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2634                 return;
2635         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2636                 return;
2637         ctd->td_owepreempt = 1;
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2642  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2643  * predetermined.
2644  */
2645 void
2646 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2647 {
2648
2649         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2650         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
2651         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2652             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2653         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2654             ("sched_add: bad thread state"));
2655         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2656             ("sched_add: thread swapped out"));
2657
2658         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2659                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2660         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2661         tdq_load_add(tdq, td);
2662 }
2663
2664 /*
2665  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2666  * preemption or IPI a remote processor if required.
2667  *
2668  * Requires the thread lock on entry, drops on exit.
2669  */
2670 void
2671 sched_add(struct thread *td, int flags)
2672 {
2673         struct tdq *tdq;
2674 #ifdef SMP
2675         int cpu;
2676 #endif
2677
2678         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
2679             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
2680             sched_tdname(curthread));
2681         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
2682             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
2683         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
2684             flags & SRQ_PREEMPTED);
2685         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2686         /*
2687          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2688          * run-queue.
2689          */
2690         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2691                 sched_priority(td);
2692 #ifdef SMP
2693         /*
2694          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2695          * target cpu.
2696          */
2697         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2698         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2699         tdq_add(tdq, td, flags);
2700         if (cpu != PCPU_GET(cpuid))
2701                 tdq_notify(tdq, td);
2702         else if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2703                 sched_setpreempt(td);
2704 #else
2705         tdq = TDQ_SELF();
2706         /*
2707          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2708          * to the scheduler's lock.
2709          */
2710         if (td->td_lock != TDQ_LOCKPTR(tdq)) {
2711                 TDQ_LOCK(tdq);
2712                 if ((flags & SRQ_HOLD) != 0)
2713                         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2714                 else
2715                         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2716         }
2717         tdq_add(tdq, td, flags);
2718         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2719                 sched_setpreempt(td);
2720 #endif
2721         if (!(flags & SRQ_HOLDTD))
2722                 thread_unlock(td);
2723 }
2724
2725 /*
2726  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2727  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2728  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2729  */
2730 void
2731 sched_rem(struct thread *td)
2732 {
2733         struct tdq *tdq;
2734
2735         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
2736             "prio:%d", td->td_priority);
2737         SDT_PROBE3(sched, , , dequeue, td, td->td_proc, NULL);
2738         tdq = TDQ_CPU(td_get_sched(td)->ts_cpu);
2739         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2740         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2741         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2742             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2743         tdq_runq_rem(tdq, td);
2744         tdq_load_rem(tdq, td);
2745         TD_SET_CAN_RUN(td);
2746         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2747                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2748 }
2749
2750 /*
2751  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2752  */
2753 fixpt_t
2754 sched_pctcpu(struct thread *td)
2755 {
2756         fixpt_t pctcpu;
2757         struct td_sched *ts;
2758
2759         pctcpu = 0;
2760         ts = td_get_sched(td);
2761
2762         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2763         sched_pctcpu_update(ts, TD_IS_RUNNING(td));
2764         if (ts->ts_ticks) {
2765                 int rtick;
2766
2767                 /* How many rtick per second ? */
2768                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2769                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2770         }
2771
2772         return (pctcpu);
2773 }
2774
2775 /*
2776  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2777  * cpumask.
2778  */
2779 void
2780 sched_affinity(struct thread *td)
2781 {
2782 #ifdef SMP
2783         struct td_sched *ts;
2784
2785         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2786         ts = td_get_sched(td);
2787         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2788                 return;
2789         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2790                 sched_rem(td);
2791                 sched_add(td, SRQ_BORING | SRQ_HOLDTD);
2792                 return;
2793         }
2794         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2795                 return;
2796         /*
2797          * Force a switch before returning to userspace.  If the
2798          * target thread is not running locally send an ipi to force
2799          * the issue.
2800          */
2801         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2802         if (td != curthread)
2803                 ipi_cpu(ts->ts_cpu, IPI_PREEMPT);
2804 #endif
2805 }
2806
2807 /*
2808  * Bind a thread to a target cpu.
2809  */
2810 void
2811 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2812 {
2813         struct td_sched *ts;
2814
2815         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2816         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
2817         ts = td_get_sched(td);
2818         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2819                 sched_unbind(td);
2820         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td), ("%p must be migratable", td));
2821         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2822         sched_pin();
2823         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2824                 return;
2825         ts->ts_cpu = cpu;
2826         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2827         mi_switch(SW_VOL);
2828         thread_lock(td);
2829 }
2830
2831 /*
2832  * Release a bound thread.
2833  */
2834 void
2835 sched_unbind(struct thread *td)
2836 {
2837         struct td_sched *ts;
2838
2839         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2840         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
2841         ts = td_get_sched(td);
2842         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2843                 return;
2844         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2845         sched_unpin();
2846 }
2847
2848 int
2849 sched_is_bound(struct thread *td)
2850 {
2851         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2852         return (td_get_sched(td)->ts_flags & TSF_BOUND);
2853 }
2854
2855 /*
2856  * Basic yield call.
2857  */
2858 void
2859 sched_relinquish(struct thread *td)
2860 {
2861         thread_lock(td);
2862         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH);
2863 }
2864
2865 /*
2866  * Return the total system load.
2867  */
2868 int
2869 sched_load(void)
2870 {
2871 #ifdef SMP
2872         int total;
2873         int i;
2874
2875         total = 0;
2876         CPU_FOREACH(i)
2877                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2878         return (total);
2879 #else
2880         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2881 #endif
2882 }
2883
2884 int
2885 sched_sizeof_proc(void)
2886 {
2887         return (sizeof(struct proc));
2888 }
2889
2890 int
2891 sched_sizeof_thread(void)
2892 {
2893         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2894 }
2895
2896 #ifdef SMP
2897 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)                                               \
2898     ((tdq)->tdq_cg != NULL && ((tdq)->tdq_cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
2899 #else
2900 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)       1
2901 #endif
2902
2903 /*
2904  * The actual idle process.
2905  */
2906 void
2907 sched_idletd(void *dummy)
2908 {
2909         struct thread *td;
2910         struct tdq *tdq;
2911         int oldswitchcnt, switchcnt;
2912         int i;
2913
2914         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2915         td = curthread;
2916         tdq = TDQ_SELF();
2917         THREAD_NO_SLEEPING();
2918         oldswitchcnt = -1;
2919         for (;;) {
2920                 if (tdq->tdq_load) {
2921                         thread_lock(td);
2922                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE);
2923                 }
2924                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2925 #ifdef SMP
2926                 if (always_steal || switchcnt != oldswitchcnt) {
2927                         oldswitchcnt = switchcnt;
2928                         if (tdq_idled(tdq) == 0)
2929                                 continue;
2930                 }
2931                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2932 #else
2933                 oldswitchcnt = switchcnt;
2934 #endif
2935                 /*
2936                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2937                  * for load rather than entering a low power state that 
2938                  * may require an IPI.  However, don't do any busy
2939                  * loops while on SMT machines as this simply steals
2940                  * cycles from cores doing useful work.
2941                  */
2942                 if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2943                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2944                                 if (tdq->tdq_load)
2945                                         break;
2946                                 cpu_spinwait();
2947                         }
2948                 }
2949
2950                 /* If there was context switch during spin, restart it. */
2951                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2952                 if (tdq->tdq_load != 0 || switchcnt != oldswitchcnt)
2953                         continue;
2954
2955                 /* Run main MD idle handler. */
2956                 tdq->tdq_cpu_idle = 1;
2957                 /*
2958                  * Make sure that tdq_cpu_idle update is globally visible
2959                  * before cpu_idle() read tdq_load.  The order is important
2960                  * to avoid race with tdq_notify.
2961                  */
2962                 atomic_thread_fence_seq_cst();
2963                 /*
2964                  * Checking for again after the fence picks up assigned
2965                  * threads often enough to make it worthwhile to do so in
2966                  * order to avoid calling cpu_idle().
2967                  */
2968                 if (tdq->tdq_load != 0) {
2969                         tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2970                         continue;
2971                 }
2972                 cpu_idle(switchcnt * 4 > sched_idlespinthresh);
2973                 tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2974
2975                 /*
2976                  * Account thread-less hardware interrupts and
2977                  * other wakeup reasons equal to context switches.
2978                  */
2979                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2980                 if (switchcnt != oldswitchcnt)
2981                         continue;
2982                 tdq->tdq_switchcnt++;
2983                 oldswitchcnt++;
2984         }
2985 }
2986
2987 /*
2988  * sched_throw_grab() chooses a thread from the queue to switch to
2989  * next.  It returns with the tdq lock dropped in a spinlock section to
2990  * keep interrupts disabled until the CPU is running in a proper threaded
2991  * context.
2992  */
2993 static struct thread *
2994 sched_throw_grab(struct tdq *tdq)
2995 {
2996         struct thread *newtd;
2997
2998         newtd = choosethread();
2999         spinlock_enter();
3000         TDQ_UNLOCK(tdq);
3001         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1,
3002             ("invalid count %d", curthread->td_md.md_spinlock_count));
3003         return (newtd);
3004 }
3005
3006 /*
3007  * A CPU is entering for the first time.
3008  */
3009 void
3010 sched_ap_entry(void)
3011 {
3012         struct thread *newtd;
3013         struct tdq *tdq;
3014
3015         tdq = TDQ_SELF();
3016
3017         /* This should have been setup in schedinit_ap(). */
3018         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(curthread, TDQ_LOCKPTR(tdq));
3019
3020         TDQ_LOCK(tdq);
3021         /* Correct spinlock nesting. */
3022         spinlock_exit();
3023         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
3024         PCPU_SET(switchticks, ticks);
3025
3026         newtd = sched_throw_grab(tdq);
3027
3028         /* doesn't return */
3029         cpu_throw(NULL, newtd);
3030 }
3031
3032 /*
3033  * A thread is exiting.
3034  */
3035 void
3036 sched_throw(struct thread *td)
3037 {
3038         struct thread *newtd;
3039         struct tdq *tdq;
3040
3041         tdq = TDQ_SELF();
3042
3043         MPASS(td != NULL);
3044         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
3045         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
3046
3047         tdq_load_rem(tdq, td);
3048         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
3049         td->td_oncpu = NOCPU;
3050         thread_lock_block(td);
3051
3052         newtd = sched_throw_grab(tdq);
3053
3054         /* doesn't return */
3055         cpu_switch(td, newtd, TDQ_LOCKPTR(tdq));
3056 }
3057
3058 /*
3059  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
3060  * let fork do the rest of the work.
3061  */
3062 void
3063 sched_fork_exit(struct thread *td)
3064 {
3065         struct tdq *tdq;
3066         int cpuid;
3067
3068         /*
3069          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
3070          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
3071          */
3072         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1,
3073             ("invalid count %d", curthread->td_md.md_spinlock_count));
3074         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
3075         tdq = TDQ_SELF();
3076         TDQ_LOCK(tdq);
3077         spinlock_exit();
3078         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
3079         td->td_oncpu = cpuid;
3080         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
3081             "prio:%d", td->td_priority);
3082         SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
3083 }
3084
3085 /*
3086  * Create on first use to catch odd startup conditions.
3087  */
3088 char *
3089 sched_tdname(struct thread *td)
3090 {
3091 #ifdef KTR
3092         struct td_sched *ts;
3093
3094         ts = td_get_sched(td);
3095         if (ts->ts_name[0] == '\0')
3096                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
3097                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
3098         return (ts->ts_name);
3099 #else
3100         return (td->td_name);
3101 #endif
3102 }
3103
3104 #ifdef KTR
3105 void
3106 sched_clear_tdname(struct thread *td)
3107 {
3108         struct td_sched *ts;
3109
3110         ts = td_get_sched(td);
3111         ts->ts_name[0] = '\0';
3112 }
3113 #endif
3114
3115 #ifdef SMP
3116
3117 /*
3118  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
3119  * the topology tree.
3120  */
3121 static int
3122 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
3123     int indent)
3124 {
3125         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
3126         int i, first;
3127
3128         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
3129             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
3130         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"%s\">", indent, "",
3131             cg->cg_count, cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &cg->cg_mask));
3132         first = TRUE;
3133         for (i = cg->cg_first; i <= cg->cg_last; i++) {
3134                 if (CPU_ISSET(i, &cg->cg_mask)) {
3135                         if (!first)
3136                                 sbuf_printf(sb, ", ");
3137                         else
3138                                 first = FALSE;
3139                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
3140                 }
3141         }
3142         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
3143
3144         if (cg->cg_flags != 0) {
3145                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
3146                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
3147                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
3148                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
3149                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
3150                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
3151                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
3152                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_NODE) != 0)
3153                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"NODE\">NUMA node</flag>");
3154                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
3155         }
3156
3157         if (cg->cg_children > 0) {
3158                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
3159                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
3160                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
3161                             &cg->cg_child[i], indent+2);
3162                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
3163         }
3164         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
3165         return (0);
3166 }
3167
3168 /*
3169  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
3170  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
3171  */
3172 static int
3173 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3174 {
3175         struct sbuf *topo;
3176         int err;
3177
3178         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
3179
3180         topo = sbuf_new_for_sysctl(NULL, NULL, 512, req);
3181         if (topo == NULL)
3182                 return (ENOMEM);
3183
3184         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
3185         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
3186         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
3187
3188         if (err == 0) {
3189                 err = sbuf_finish(topo);
3190         }
3191         sbuf_delete(topo);
3192         return (err);
3193 }
3194
3195 #endif
3196
3197 static int
3198 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3199 {
3200         int error, new_val, period;
3201
3202         period = 1000000 / realstathz;
3203         new_val = period * sched_slice;
3204         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
3205         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
3206                 return (error);
3207         if (new_val <= 0)
3208                 return (EINVAL);
3209         sched_slice = imax(1, (new_val + period / 2) / period);
3210         sched_slice_min = sched_slice / SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR;
3211         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
3212             realstathz);
3213         return (0);
3214 }
3215
3216 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
3217     "Scheduler");
3218 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
3219     "Scheduler name");
3220 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum,
3221     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
3222     sysctl_kern_quantum, "I",
3223     "Quantum for timeshare threads in microseconds");
3224 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
3225     "Quantum for timeshare threads in stathz ticks");
3226 SYSCTL_UINT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
3227     "Interactivity score threshold");
3228 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW,
3229     &preempt_thresh, 0,
3230     "Maximal (lowest) priority for preemption");
3231 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost, 0,
3232     "Assign static kernel priorities to sleeping threads");
3233 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins, 0,
3234     "Number of times idle thread will spin waiting for new work");
3235 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW,
3236     &sched_idlespinthresh, 0,
3237     "Threshold before we will permit idle thread spinning");
3238 #ifdef SMP
3239 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
3240     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
3241 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
3242     "Enables the long-term load balancer");
3243 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
3244     &balance_interval, 0,
3245     "Average period in stathz ticks to run the long-term balancer");
3246 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
3247     "Attempts to steal work from other cores before idling");
3248 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
3249     "Minimum load on remote CPU before we'll steal");
3250 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, trysteal_limit, CTLFLAG_RW, &trysteal_limit,
3251     0, "Topological distance limit for stealing threads in sched_switch()");
3252 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, always_steal, CTLFLAG_RW, &always_steal, 0,
3253     "Always run the stealer from the idle thread");
3254 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
3255     CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A",
3256     "XML dump of detected CPU topology");
3257 #endif
3258
3259 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
3260 static int ccpu = 0;
3261 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0,
3262     "Decay factor used for updating %CPU in 4BSD scheduler");