sys/kern/sched_ule.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  10  *    disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 /*
  28  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
  29  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
  30  * performance under load even on uni-processor systems.
  31  *
  32  * etymology:
  33  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
  34  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
  35  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
  36  */
  37
  38 #include <sys/cdefs.h>
  39 __FBSDID("$FreeBSD$");
  40
  41 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  42 #include "opt_kdtrace.h"
  43 #include "opt_sched.h"
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/kdb.h>
  48 #include <sys/kernel.h>
  49 #include <sys/ktr.h>
  50 #include <sys/lock.h>
  51 #include <sys/mutex.h>
  52 #include <sys/proc.h>
  53 #include <sys/resource.h>
  54 #include <sys/resourcevar.h>
  55 #include <sys/sched.h>
  56 #include <sys/smp.h>
  57 #include <sys/sx.h>
  58 #include <sys/sysctl.h>
  59 #include <sys/sysproto.h>
  60 #include <sys/turnstile.h>
  61 #include <sys/umtx.h>
  62 #include <sys/vmmeter.h>
  63 #include <sys/cpuset.h>
  64 #ifdef KTRACE
  65 #include <sys/uio.h>
  66 #include <sys/ktrace.h>
  67 #endif
  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                             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 #if defined(__sparc64__) || defined(__mips__)
  83 #error "This architecture is not currently compatible with ULE"
  84 #endif
  85
  86 #define KTR_ULE 0
  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         u_char          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 };
 104 /* flags kept in ts_flags */
 105 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
 106 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
 107
 108 static struct td_sched td_sched0;
 109
 110 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
 111 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
 112     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
 113
 114 /*
 115  * Cpu percentage computation macros and defines.
 116  *
 117  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
 118  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
 119  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
 120  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
 121  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
 122  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
 123  */
 124 #define SCHED_TICK_SECS         10
 125 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
 126 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
 127 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
 128 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
 129 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
 130
 131 /*
 132  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
 133  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
 134  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
 135  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
 136  * or positive nice respectively.
 137  *
 138  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
 139  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
 140  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
 141  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
 142  */
 143 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
 144 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
 145 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_TIMESHARE + SCHED_PRI_NHALF)
 146 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_TIMESHARE - SCHED_PRI_NHALF)
 147 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN)
 148 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
 149     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
 150     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
 151 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
 152
 153 /*
 154  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
 155  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
 156  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
 157  * models the intent of the thread.
 158  *
 159  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
 160  *              before throttling back.
 161  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
 162  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
 163  * INTERACT_THRESH:     Threshhold for placement on the current runq.
 164  */
 165 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
 166 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
 167 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
 168 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
 169 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
 170
 171 /*
 172  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
 173  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
 174  *                      due to rounding would be unacceptably high.
 175  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
 176  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
 177  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
 178  */
 179 static int sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
 180 static int realstathz;
 181 static int tickincr;
 182 static int sched_slice = 1;
 183 #ifdef PREEMPTION
 184 #ifdef FULL_PREEMPTION
 185 static int preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
 186 #else
 187 static int preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
 188 #endif
 189 #else
 190 static int preempt_thresh = 0;
 191 #endif
 192 static int static_boost = PRI_MIN_TIMESHARE;
 193 static int sched_idlespins = 10000;
 194 static int sched_idlespinthresh = 4;
 195
 196 /*
 197  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
 198  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
 199  * locking in sched_pickcpu();
 200  */
 201 struct tdq {
 202         /* Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch(). */
 203         struct mtx      tdq_lock;               /* run queue lock. */
 204         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
 205         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
 206         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
 207         int             tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
 208         volatile int    tdq_idlestate;          /* State of the idle thread. */
 209         short           tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
 210         short           tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
 211         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
 212         u_char          tdq_ipipending;         /* IPI pending. */
 213         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
 214         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
 215         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
 216         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
 217         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
 218         char            tdq_name[sizeof("sched lock") + 6];
 219 } __aligned(64);
 220
 221 /* Idle thread states and config. */
 222 #define TDQ_RUNNING     1
 223 #define TDQ_IDLE        2
 224
 225 #ifdef SMP
 226 struct cpu_group *cpu_top;
 227
 228 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
 229 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
 230
 231 /*
 232  * Run-time tunables.
 233  */
 234 static int rebalance = 1;
 235 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
 236 static int affinity;
 237 static int steal_htt = 1;
 238 static int steal_idle = 1;
 239 static int steal_thresh = 2;
 240
 241 /*
 242  * One thread queue per processor.
 243  */
 244 static struct tdq       tdq_cpu[MAXCPU];
 245 static struct tdq       *balance_tdq;
 246 static int balance_ticks;
 247
 248 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu[PCPU_GET(cpuid)])
 249 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu[(x)])
 250 #define TDQ_ID(x)       ((int)((x) - tdq_cpu))
 251 #else   /* !SMP */
 252 static struct tdq       tdq_cpu;
 253
 254 #define TDQ_ID(x)       (0)
 255 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
 256 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
 257 #endif
 258
 259 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
 260 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
 261 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
 262 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
 263 #define TDQ_LOCKPTR(t)          (&(t)->tdq_lock)
 264
 265 static void sched_priority(struct thread *);
 266 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
 267 static int sched_interact_score(struct thread *);
 268 static void sched_interact_update(struct thread *);
 269 static void sched_interact_fork(struct thread *);
 270 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *);
 271
 272 /* Operations on per processor queues */
 273 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
 274 static void tdq_setup(struct tdq *);
 275 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
 276 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
 277 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
 278 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
 279 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
 280 void tdq_print(int cpu);
 281 static void runq_print(struct runq *rq);
 282 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
 283 #ifdef SMP
 284 static int tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
 285 static int tdq_idled(struct tdq *);
 286 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
 287 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
 288 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
 289 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
 290 static void sched_balance(void);
 291 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
 292 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
 293 static inline struct mtx *thread_block_switch(struct thread *);
 294 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
 295 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
 296 #endif
 297
 298 static void sched_setup(void *dummy);
 299 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
 300
 301 static void sched_initticks(void *dummy);
 302 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
 303     NULL);
 304
 305 /*
 306  * Print the threads waiting on a run-queue.
 307  */
 308 static void
 309 runq_print(struct runq *rq)
 310 {
 311         struct rqhead *rqh;
 312         struct thread *td;
 313         int pri;
 314         int j;
 315         int i;
 316
 317         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
 318                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
 319                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
 320                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
 321                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
 322                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
 323                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
 324                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
 325                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
 326                                             td, td->td_name, td->td_priority,
 327                                             td->td_rqindex, pri);
 328                                 }
 329                         }
 330         }
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
 335  */
 336 void
 337 tdq_print(int cpu)
 338 {
 339         struct tdq *tdq;
 340
 341         tdq = TDQ_CPU(cpu);
 342
 343         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
 344         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
 345         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
 346         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
 347         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
 348         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
 349         printf("\tidle state:     %d\n", tdq->tdq_idlestate);
 350         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
 351         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
 352         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
 353         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
 354         printf("\trealtime runq:\n");
 355         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
 356         printf("\ttimeshare runq:\n");
 357         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
 358         printf("\tidle runq:\n");
 359         runq_print(&tdq->tdq_idle);
 360 }
 361
 362 static inline int
 363 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
 364 {
 365         /*
 366          * If the new priority is not better than the current priority there is
 367          * nothing to do.
 368          */
 369         if (pri >= cpri)
 370                 return (0);
 371         /*
 372          * Always preempt idle.
 373          */
 374         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
 375                 return (1);
 376         /*
 377          * If preemption is disabled don't preempt others.
 378          */
 379         if (preempt_thresh == 0)
 380                 return (0);
 381         /*
 382          * Preempt if we exceed the threshold.
 383          */
 384         if (pri <= preempt_thresh)
 385                 return (1);
 386         /*
 387          * If we're realtime or better and there is timeshare or worse running
 388          * preempt only remote processors.
 389          */
 390         if (remote && pri <= PRI_MAX_REALTIME && cpri > PRI_MAX_REALTIME)
 391                 return (1);
 392         return (0);
 393 }
 394
 395 #define TS_RQ_PPQ       (((PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE) + 1) / RQ_NQS)
 396 /*
 397  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
 398  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
 399  * queue position for timeshare threads.
 400  */
 401 static __inline void
 402 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
 403 {
 404         struct td_sched *ts;
 405         u_char pri;
 406
 407         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 408         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 409
 410         pri = td->td_priority;
 411         ts = td->td_sched;
 412         TD_SET_RUNQ(td);
 413         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
 414                 tdq->tdq_transferable++;
 415                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
 416         }
 417         if (pri <= PRI_MAX_REALTIME) {
 418                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
 419         } else if (pri <= PRI_MAX_TIMESHARE) {
 420                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
 421                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_TIMESHARE && pri >= PRI_MIN_TIMESHARE,
 422                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
 423                 /*
 424                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
 425                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
 426                  */
 427                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
 428                         pri = (pri - PRI_MIN_TIMESHARE) / TS_RQ_PPQ;
 429                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
 430                         /*
 431                          * This effectively shortens the queue by one so we
 432                          * can have a one slot difference between idx and
 433                          * ridx while we wait for threads to drain.
 434                          */
 435                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
 436                             pri == tdq->tdq_ridx)
 437                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
 438                 } else
 439                         pri = tdq->tdq_ridx;
 440                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
 441                 return;
 442         } else
 443                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
 444         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
 445 }
 446
 447 /*
 448  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
 449  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
 450  * transferable count does not reflect them.
 451  */
 452 static __inline void
 453 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
 454 {
 455         struct td_sched *ts;
 456
 457         ts = td->td_sched;
 458         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 459         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
 460             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
 461         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
 462                 tdq->tdq_transferable--;
 463                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
 464         }
 465         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
 466                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
 467                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
 468                 else
 469                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
 470         } else
 471                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
 472 }
 473
 474 /*
 475  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
 476  * for this thread to the referenced thread queue.
 477  */
 478 static void
 479 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
 480 {
 481
 482         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 483         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 484
 485         tdq->tdq_load++;
 486         if ((td->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
 487                 tdq->tdq_sysload++;
 488         CTR2(KTR_SCHED, "cpu %d load: %d", TDQ_ID(tdq), tdq->tdq_load);
 489 }
 490
 491 /*
 492  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
 493  * exiting.
 494  */
 495 static void
 496 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
 497 {
 498
 499         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 500         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 501         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
 502             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
 503
 504         tdq->tdq_load--;
 505         if ((td->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
 506                 tdq->tdq_sysload--;
 507         CTR1(KTR_SCHED, "load: %d", tdq->tdq_load);
 508 }
 509
 510 /*
 511  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
 512  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
 513  */
 514 static void
 515 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
 516 {
 517         struct thread *td;
 518
 519         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 520         if (ctd == NULL)
 521                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
 522         td = tdq_choose(tdq);
 523         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
 524                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
 525         else
 526                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
 527 }
 528
 529 #ifdef SMP
 530 struct cpu_search {
 531         cpumask_t cs_mask;      /* Mask of valid cpus. */
 532         u_int   cs_load;
 533         u_int   cs_cpu;
 534         int     cs_limit;       /* Min priority for low min load for high. */
 535 };
 536
 537 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
 538 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
 539 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
 540
 541 #define CPUMASK_FOREACH(cpu, mask)                              \
 542         for ((cpu) = 0; (cpu) < sizeof((mask)) * 8; (cpu)++)    \
 543                 if ((mask) & 1 << (cpu))
 544
 545 static __inline int cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
 546     struct cpu_search *high, const int match);
 547 int cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low);
 548 int cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high);
 549 int cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
 550     struct cpu_search *high);
 551
 552 /*
 553  * This routine compares according to the match argument and should be
 554  * reduced in actual instantiations via constant propagation and dead code
 555  * elimination.
 556  */
 557 static __inline int
 558 cpu_compare(int cpu, struct cpu_search *low, struct cpu_search *high,
 559     const int match)
 560 {
 561         struct tdq *tdq;
 562
 563         tdq = TDQ_CPU(cpu);
 564         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
 565                 if (low->cs_mask & (1 << cpu) &&
 566                     tdq->tdq_load < low->cs_load &&
 567                     tdq->tdq_lowpri > low->cs_limit) {
 568                         low->cs_cpu = cpu;
 569                         low->cs_load = tdq->tdq_load;
 570                 }
 571         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
 572                 if (high->cs_mask & (1 << cpu) &&
 573                     tdq->tdq_load >= high->cs_limit &&
 574                     tdq->tdq_load > high->cs_load &&
 575                     tdq->tdq_transferable) {
 576                         high->cs_cpu = cpu;
 577                         high->cs_load = tdq->tdq_load;
 578                 }
 579         return (tdq->tdq_load);
 580 }
 581
 582 /*
 583  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
 584  * according to the match argument.  This routine actually compares the
 585  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
 586  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
 587  * the system.  This balances work among caches and busses.
 588  *
 589  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
 590  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
 591  * also recursive to the depth of the tree.
 592  */
 593 static __inline int
 594 cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
 595     struct cpu_search *high, const int match)
 596 {
 597         int total;
 598
 599         total = 0;
 600         if (cg->cg_children) {
 601                 struct cpu_search lgroup;
 602                 struct cpu_search hgroup;
 603                 struct cpu_group *child;
 604                 u_int lload;
 605                 int hload;
 606                 int load;
 607                 int i;
 608
 609                 lload = -1;
 610                 hload = -1;
 611                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++) {
 612                         child = &cg->cg_child[i];
 613                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
 614                                 lgroup = *low;
 615                                 lgroup.cs_load = -1;
 616                         }
 617                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
 618                                 hgroup = *high;
 619                                 lgroup.cs_load = 0;
 620                         }
 621                         switch (match) {
 622                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
 623                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
 624                                 break;
 625                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
 626                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
 627                                 break;
 628                         case CPU_SEARCH_BOTH:
 629                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
 630                                 break;
 631                         }
 632                         total += load;
 633                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
 634                                 if (load < lload || low->cs_cpu == -1) {
 635                                         *low = lgroup;
 636                                         lload = load;
 637                                 }
 638                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
 639                                 if (load > hload || high->cs_cpu == -1) {
 640                                         hload = load;
 641                                         *high = hgroup;
 642                                 }
 643                 }
 644         } else {
 645                 int cpu;
 646
 647                 CPUMASK_FOREACH(cpu, cg->cg_mask)
 648                         total += cpu_compare(cpu, low, high, match);
 649         }
 650         return (total);
 651 }
 652
 653 /*
 654  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
 655  * optimization.
 656  */
 657 int
 658 cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
 659 {
 660         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
 661 }
 662
 663 int
 664 cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
 665 {
 666         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
 667 }
 668
 669 int
 670 cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
 671     struct cpu_search *high)
 672 {
 673         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
 674 }
 675
 676 /*
 677  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
 678  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
 679  * acceptable.
 680  */
 681 static inline int
 682 sched_lowest(struct cpu_group *cg, cpumask_t mask, int pri)
 683 {
 684         struct cpu_search low;
 685
 686         low.cs_cpu = -1;
 687         low.cs_load = -1;
 688         low.cs_mask = mask;
 689         low.cs_limit = pri;
 690         cpu_search_lowest(cg, &low);
 691         return low.cs_cpu;
 692 }
 693
 694 /*
 695  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
 696  */
 697 static inline int
 698 sched_highest(struct cpu_group *cg, cpumask_t mask, int minload)
 699 {
 700         struct cpu_search high;
 701
 702         high.cs_cpu = -1;
 703         high.cs_load = 0;
 704         high.cs_mask = mask;
 705         high.cs_limit = minload;
 706         cpu_search_highest(cg, &high);
 707         return high.cs_cpu;
 708 }
 709
 710 /*
 711  * Simultaneously find the highest and lowest loaded cpu reachable via
 712  * cg.
 713  */
 714 static inline void
 715 sched_both(struct cpu_group *cg, cpumask_t mask, int *lowcpu, int *highcpu)
 716 {
 717         struct cpu_search high;
 718         struct cpu_search low;
 719
 720         low.cs_cpu = -1;
 721         low.cs_limit = -1;
 722         low.cs_load = -1;
 723         low.cs_mask = mask;
 724         high.cs_load = 0;
 725         high.cs_cpu = -1;
 726         high.cs_limit = -1;
 727         high.cs_mask = mask;
 728         cpu_search_both(cg, &low, &high);
 729         *lowcpu = low.cs_cpu;
 730         *highcpu = high.cs_cpu;
 731         return;
 732 }
 733
 734 static void
 735 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
 736 {
 737         cpumask_t mask;
 738         int high;
 739         int low;
 740         int i;
 741
 742         mask = -1;
 743         for (;;) {
 744                 sched_both(cg, mask, &low, &high);
 745                 if (low == high || low == -1 || high == -1)
 746                         break;
 747                 if (sched_balance_pair(TDQ_CPU(high), TDQ_CPU(low)))
 748                         break;
 749                 /*
 750                  * If we failed to move any threads determine which cpu
 751                  * to kick out of the set and try again.
 752                  */
 753                 if (TDQ_CPU(high)->tdq_transferable == 0)
 754                         mask &= ~(1 << high);
 755                 else
 756                         mask &= ~(1 << low);
 757         }
 758
 759         for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
 760                 sched_balance_group(&cg->cg_child[i]);
 761 }
 762
 763 static void
 764 sched_balance()
 765 {
 766         struct tdq *tdq;
 767
 768         /*
 769          * Select a random time between .5 * balance_interval and
 770          * 1.5 * balance_interval.
 771          */
 772         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
 773         balance_ticks += random() % balance_interval;
 774         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
 775                 return;
 776         tdq = TDQ_SELF();
 777         TDQ_UNLOCK(tdq);
 778         sched_balance_group(cpu_top);
 779         TDQ_LOCK(tdq);
 780 }
 781
 782 /*
 783  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
 784  */
 785 static void
 786 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
 787 {
 788         if (one < two) {
 789                 TDQ_LOCK(one);
 790                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
 791         } else {
 792                 TDQ_LOCK(two);
 793                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
 794         }
 795 }
 796
 797 /*
 798  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
 799  */
 800 static void
 801 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
 802 {
 803         TDQ_UNLOCK(one);
 804         TDQ_UNLOCK(two);
 805 }
 806
 807 /*
 808  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
 809  */
 810 static int
 811 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
 812 {
 813         int transferable;
 814         int high_load;
 815         int low_load;
 816         int moved;
 817         int move;
 818         int diff;
 819         int i;
 820
 821         tdq_lock_pair(high, low);
 822         transferable = high->tdq_transferable;
 823         high_load = high->tdq_load;
 824         low_load = low->tdq_load;
 825         moved = 0;
 826         /*
 827          * Determine what the imbalance is and then adjust that to how many
 828          * threads we actually have to give up (transferable).
 829          */
 830         if (transferable != 0) {
 831                 diff = high_load - low_load;
 832                 move = diff / 2;
 833                 if (diff & 0x1)
 834                         move++;
 835                 move = min(move, transferable);
 836                 for (i = 0; i < move; i++)
 837                         moved += tdq_move(high, low);
 838                 /*
 839                  * IPI the target cpu to force it to reschedule with the new
 840                  * workload.
 841                  */
 842                 ipi_selected(1 << TDQ_ID(low), IPI_PREEMPT);
 843         }
 844         tdq_unlock_pair(high, low);
 845         return (moved);
 846 }
 847
 848 /*
 849  * Move a thread from one thread queue to another.
 850  */
 851 static int
 852 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
 853 {
 854         struct td_sched *ts;
 855         struct thread *td;
 856         struct tdq *tdq;
 857         int cpu;
 858
 859         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
 860         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
 861
 862         tdq = from;
 863         cpu = TDQ_ID(to);
 864         td = tdq_steal(tdq, cpu);
 865         if (td == NULL)
 866                 return (0);
 867         ts = td->td_sched;
 868         /*
 869          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
 870          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
 871          */
 872         thread_lock(td);
 873         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
 874         TDQ_UNLOCK(from);
 875         sched_rem(td);
 876         ts->ts_cpu = cpu;
 877         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
 878         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
 879         return (1);
 880 }
 881
 882 /*
 883  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
 884  * to it.
 885  */
 886 static int
 887 tdq_idled(struct tdq *tdq)
 888 {
 889         struct cpu_group *cg;
 890         struct tdq *steal;
 891         cpumask_t mask;
 892         int thresh;
 893         int cpu;
 894
 895         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0)
 896                 return (1);
 897         mask = -1;
 898         mask &= ~PCPU_GET(cpumask);
 899         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
 900         spinlock_enter();
 901         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; ) {
 902                 if ((cg->cg_flags & (CG_FLAG_HTT | CG_FLAG_THREAD)) == 0)
 903                         thresh = steal_thresh;
 904                 else
 905                         thresh = 1;
 906                 cpu = sched_highest(cg, mask, thresh);
 907                 if (cpu == -1) {
 908                         cg = cg->cg_parent;
 909                         continue;
 910                 }
 911                 steal = TDQ_CPU(cpu);
 912                 mask &= ~(1 << cpu);
 913                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
 914                 if (steal->tdq_load < thresh || steal->tdq_transferable == 0) {
 915                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
 916                         continue;
 917                 }
 918                 /*
 919                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
 920                  * steal one here.  If we fail to acquire one due to affinity
 921                  * restrictions loop again with this cpu removed from the
 922                  * set.
 923                  */
 924                 if (tdq->tdq_load == 0 && tdq_move(steal, tdq) == 0) {
 925                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
 926                         continue;
 927                 }
 928                 spinlock_exit();
 929                 TDQ_UNLOCK(steal);
 930                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
 931                 thread_unlock(curthread);
 932
 933                 return (0);
 934         }
 935         spinlock_exit();
 936         return (1);
 937 }
 938
 939 /*
 940  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
 941  */
 942 static void
 943 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
 944 {
 945         int cpri;
 946         int pri;
 947         int cpu;
 948
 949         if (tdq->tdq_ipipending)
 950                 return;
 951         cpu = td->td_sched->ts_cpu;
 952         pri = td->td_priority;
 953         cpri = pcpu_find(cpu)->pc_curthread->td_priority;
 954         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 1))
 955                 return;
 956         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
 957                 /*
 958                  * If the idle thread is still 'running' it's probably
 959                  * waiting on us to release the tdq spinlock already.  No
 960                  * need to ipi.
 961                  */
 962                 if (tdq->tdq_idlestate == TDQ_RUNNING)
 963                         return;
 964                 /*
 965                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
 966                  * falling back to IPI.
 967                  */
 968                 if (cpu_idle_wakeup(cpu))
 969                         return;
 970         }
 971         tdq->tdq_ipipending = 1;
 972         ipi_selected(1 << cpu, IPI_PREEMPT);
 973 }
 974
 975 /*
 976  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
 977  * index.
 978  */
 979 static struct thread *
 980 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
 981 {
 982         struct rqbits *rqb;
 983         struct rqhead *rqh;
 984         struct thread *td;
 985         int first;
 986         int bit;
 987         int pri;
 988         int i;
 989
 990         rqb = &rq->rq_status;
 991         bit = start & (RQB_BPW -1);
 992         pri = 0;
 993         first = 0;
 994 again:
 995         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
 996                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
 997                         continue;
 998                 if (bit != 0) {
 999                         for (pri = bit; pri < RQB_BPW; pri++)
1000                                 if (rqb->rqb_bits[i] & (1ul << pri))
1001                                         break;
1002                         if (pri >= RQB_BPW)
1003                                 continue;
1004                 } else
1005                         pri = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1006                 pri += (i << RQB_L2BPW);
1007                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
1008                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1009                         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1010                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1011                                 return (td);
1012                         first = 1;
1013                 }
1014         }
1015         if (start != 0) {
1016                 start = 0;
1017                 goto again;
1018         }
1019
1020         return (NULL);
1021 }
1022
1023 /*
1024  * Steals load from a standard linear queue.
1025  */
1026 static struct thread *
1027 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1028 {
1029         struct rqhead *rqh;
1030         struct rqbits *rqb;
1031         struct thread *td;
1032         int word;
1033         int bit;
1034
1035         rqb = &rq->rq_status;
1036         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1037                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1038                         continue;
1039                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1040                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1041                                 continue;
1042                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1043                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1044                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1045                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1046                                         return (td);
1047                 }
1048         }
1049         return (NULL);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1054  */
1055 static struct thread *
1056 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1057 {
1058         struct thread *td;
1059
1060         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1061         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1062                 return (td);
1063         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1064             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1065                 return (td);
1066         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1071  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1072  */
1073 static inline struct tdq *
1074 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1075 {
1076
1077         struct tdq *tdq;
1078
1079         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1080         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1081         td->td_sched->ts_cpu = cpu;
1082         /*
1083          * If the lock matches just return the queue.
1084          */
1085         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
1086                 return (tdq);
1087 #ifdef notyet
1088         /*
1089          * If the thread isn't running its lockptr is a
1090          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
1091          * blocking.
1092          */
1093         if (TD_CAN_RUN(td)) {
1094                 TDQ_LOCK(tdq);
1095                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1096                 return (tdq);
1097         }
1098 #endif
1099         /*
1100          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1101          * prevent order reversals with other cpus locks.
1102          */
1103         thread_lock_block(td);
1104         TDQ_LOCK(tdq);
1105         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1106         return (tdq);
1107 }
1108
1109 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1110 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1111 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1112 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1113 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1114 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1115
1116 static int
1117 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1118 {
1119         struct cpu_group *cg;
1120         struct td_sched *ts;
1121         struct tdq *tdq;
1122         cpumask_t mask;
1123         int self;
1124         int pri;
1125         int cpu;
1126
1127         self = PCPU_GET(cpuid);
1128         ts = td->td_sched;
1129         if (smp_started == 0)
1130                 return (self);
1131         /*
1132          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1133          */
1134         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1135                 return (ts->ts_cpu);
1136         /*
1137          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1138          * the interrupt.
1139          */
1140         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1141             curthread->td_intr_nesting_level && ts->ts_cpu != self) {
1142                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1143                 ts->ts_cpu = self;
1144         }
1145         /*
1146          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1147          * expired or it is idle run it there.
1148          */
1149         pri = td->td_priority;
1150         tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1151         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu)) {
1152                 if (tdq->tdq_lowpri > PRI_MIN_IDLE) {
1153                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1154                         return (ts->ts_cpu);
1155                 }
1156                 if (SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2) && tdq->tdq_lowpri > pri) {
1157                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1158                         return (ts->ts_cpu);
1159                 }
1160         }
1161         /*
1162          * Search for the highest level in the tree that still has affinity.
1163          */
1164         cg = NULL;
1165         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; cg = cg->cg_parent)
1166                 if (SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level))
1167                         break;
1168         cpu = -1;
1169         mask = td->td_cpuset->cs_mask.__bits[0];
1170         if (cg)
1171                 cpu = sched_lowest(cg, mask, pri);
1172         if (cpu == -1)
1173                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1);
1174         /*
1175          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1176          */
1177         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri > pri &&
1178             TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE) {
1179                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1180                 cpu = self;
1181         } else
1182                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1183         if (cpu != ts->ts_cpu)
1184                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1185         KASSERT(cpu != -1, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1186         return (cpu);
1187 }
1188 #endif
1189
1190 /*
1191  * Pick the highest priority task we have and return it.
1192  */
1193 static struct thread *
1194 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1195 {
1196         struct thread *td;
1197
1198         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1199         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1200         if (td != NULL)
1201                 return (td);
1202         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1203         if (td != NULL) {
1204                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_TIMESHARE,
1205                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1206                     td->td_priority));
1207                 return (td);
1208         }
1209         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1210         if (td != NULL) {
1211                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1212                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1213                     td->td_priority));
1214                 return (td);
1215         }
1216
1217         return (NULL);
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Initialize a thread queue.
1222  */
1223 static void
1224 tdq_setup(struct tdq *tdq)
1225 {
1226
1227         if (bootverbose)
1228                 printf("ULE: setup cpu %d\n", TDQ_ID(tdq));
1229         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1230         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1231         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1232         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1233             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1234         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock",
1235             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1236 }
1237
1238 #ifdef SMP
1239 static void
1240 sched_setup_smp(void)
1241 {
1242         struct tdq *tdq;
1243         int i;
1244
1245         cpu_top = smp_topo();
1246         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1247                 if (CPU_ABSENT(i))
1248                         continue;
1249                 tdq = TDQ_CPU(i);
1250                 tdq_setup(tdq);
1251                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1252                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1253                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1254         }
1255         balance_tdq = TDQ_SELF();
1256         sched_balance();
1257 }
1258 #endif
1259
1260 /*
1261  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1262  * information.
1263  */
1264 static void
1265 sched_setup(void *dummy)
1266 {
1267         struct tdq *tdq;
1268
1269         tdq = TDQ_SELF();
1270 #ifdef SMP
1271         sched_setup_smp();
1272 #else
1273         tdq_setup(tdq);
1274 #endif
1275         /*
1276          * To avoid divide-by-zero, we set realstathz a dummy value
1277          * in case which sched_clock() called before sched_initticks().
1278          */
1279         realstathz = hz;
1280         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1281         tickincr = 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
1282
1283         /* Add thread0's load since it's running. */
1284         TDQ_LOCK(tdq);
1285         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1286         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1287         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1288         TDQ_UNLOCK(tdq);
1289 }
1290
1291 /*
1292  * This routine determines the tickincr after stathz and hz are setup.
1293  */
1294 /* ARGSUSED */
1295 static void
1296 sched_initticks(void *dummy)
1297 {
1298         int incr;
1299
1300         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1301         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1302
1303         /*
1304          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1305          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1306          */
1307         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1308         /*
1309          * This does not work for values of stathz that are more than
1310          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1311          */
1312         if (incr == 0)
1313                 incr = 1;
1314         tickincr = incr;
1315 #ifdef SMP
1316         /*
1317          * Set the default balance interval now that we know
1318          * what realstathz is.
1319          */
1320         balance_interval = realstathz;
1321         /*
1322          * Set steal thresh to log2(mp_ncpu) but no greater than 4.  This
1323          * prevents excess thrashing on large machines and excess idle on
1324          * smaller machines.
1325          */
1326         steal_thresh = min(ffs(mp_ncpus) - 1, 3);
1327         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1328 #endif
1329 }
1330
1331
1332 /*
1333  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1334  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1335  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1336  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1337  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1338  */
1339 static int
1340 sched_interact_score(struct thread *td)
1341 {
1342         struct td_sched *ts;
1343         int div;
1344
1345         ts = td->td_sched;
1346         /*
1347          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1348          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1349          * no chance.
1350          */
1351         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1352                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1353                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1354
1355         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1356                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1357                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1358                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1359         }
1360         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1361                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1362                 return (ts->ts_runtime / div);
1363         }
1364         /* runtime == slptime */
1365         if (ts->ts_runtime)
1366                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1367
1368         /*
1369          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1370          */
1371         return (0);
1372
1373 }
1374
1375 /*
1376  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1377  * process.
1378  */
1379 static void
1380 sched_priority(struct thread *td)
1381 {
1382         int score;
1383         int pri;
1384
1385         if (td->td_pri_class != PRI_TIMESHARE)
1386                 return;
1387         /*
1388          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1389          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1390          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1391          *
1392          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1393          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1394          * utilization and the rest is decided by nice value.
1395          *
1396          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1397          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1398          * considered interactive.
1399          */
1400         score = imax(0, sched_interact_score(td) - td->td_proc->p_nice);
1401         if (score < sched_interact) {
1402                 pri = PRI_MIN_REALTIME;
1403                 pri += ((PRI_MAX_REALTIME - PRI_MIN_REALTIME) / sched_interact)
1404                     * score;
1405                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_REALTIME && pri <= PRI_MAX_REALTIME,
1406                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1407                     pri, score));
1408         } else {
1409                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1410                 if (td->td_sched->ts_ticks)
1411                         pri += SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched);
1412                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1413                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_TIMESHARE && pri <= PRI_MAX_TIMESHARE,
1414                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, "
1415                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1416                     pri, td->td_proc->p_nice, td->td_sched->ts_ticks,
1417                     td->td_sched->ts_ftick, td->td_sched->ts_ltick,
1418                     SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched)));
1419         }
1420         sched_user_prio(td, pri);
1421
1422         return;
1423 }
1424
1425 /*
1426  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1427  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1428  * function is ugly due to integer math.
1429  */
1430 static void
1431 sched_interact_update(struct thread *td)
1432 {
1433         struct td_sched *ts;
1434         u_int sum;
1435
1436         ts = td->td_sched;
1437         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1438         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1439                 return;
1440         /*
1441          * This only happens from two places:
1442          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1443          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1444          */
1445         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1446                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1447                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1448                         ts->ts_slptime = 1;
1449                 } else {
1450                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1451                         ts->ts_runtime = 1;
1452                 }
1453                 return;
1454         }
1455         /*
1456          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1457          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1458          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1459          */
1460         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1461                 ts->ts_runtime /= 2;
1462                 ts->ts_slptime /= 2;
1463                 return;
1464         }
1465         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1466         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1467 }
1468
1469 /*
1470  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1471  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1472  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1473  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1474  */
1475 static void
1476 sched_interact_fork(struct thread *td)
1477 {
1478         int ratio;
1479         int sum;
1480
1481         sum = td->td_sched->ts_runtime + td->td_sched->ts_slptime;
1482         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1483                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1484                 td->td_sched->ts_runtime /= ratio;
1485                 td->td_sched->ts_slptime /= ratio;
1486         }
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1491  */
1492 void
1493 schedinit(void)
1494 {
1495
1496         /*
1497          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
1498          */
1499         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
1500         thread0.td_sched = &td_sched0;
1501         td_sched0.ts_ltick = ticks;
1502         td_sched0.ts_ftick = ticks;
1503         td_sched0.ts_slice = sched_slice;
1504 }
1505
1506 /*
1507  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1508  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1509  * at most sched_slice stathz ticks.
1510  */
1511 int
1512 sched_rr_interval(void)
1513 {
1514
1515         /* Convert sched_slice to hz */
1516         return (hz/(realstathz/sched_slice));
1517 }
1518
1519 /*
1520  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1521  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1522  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1523  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1524  */
1525 static void
1526 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts)
1527 {
1528
1529         if (ts->ts_ticks == 0)
1530                 return;
1531         if (ticks - (hz / 10) < ts->ts_ltick &&
1532             SCHED_TICK_TOTAL(ts) < SCHED_TICK_MAX)
1533                 return;
1534         /*
1535          * Adjust counters and watermark for pctcpu calc.
1536          */
1537         if (ts->ts_ltick > ticks - SCHED_TICK_TARG)
1538                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ticks - ts->ts_ftick)) *
1539                             SCHED_TICK_TARG;
1540         else
1541                 ts->ts_ticks = 0;
1542         ts->ts_ltick = ticks;
1543         ts->ts_ftick = ts->ts_ltick - SCHED_TICK_TARG;
1544 }
1545
1546 /*
1547  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1548  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1549  * functions.
1550  */
1551 static void
1552 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1553 {
1554         struct td_sched *ts;
1555         struct tdq *tdq;
1556         int oldpri;
1557
1558         CTR6(KTR_SCHED, "sched_prio: %p(%s) prio %d newprio %d by %p(%s)",
1559             td, td->td_name, td->td_priority, prio, curthread,
1560             curthread->td_name);
1561         ts = td->td_sched;
1562         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1563         if (td->td_priority == prio)
1564                 return;
1565         /*
1566          * If the priority has been elevated due to priority
1567          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1568          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1569          * cases.
1570          */
1571         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1572                 sched_rem(td);
1573                 td->td_priority = prio;
1574                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1575                 return;
1576         }
1577         /*
1578          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1579          * information so other cpus are aware of our current priority.
1580          */
1581         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1582                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1583                 oldpri = td->td_priority;
1584                 td->td_priority = prio;
1585                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1586                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1587                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1588                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1589                 return;
1590         }
1591         td->td_priority = prio;
1592 }
1593
1594 /*
1595  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1596  * priority.
1597  */
1598 void
1599 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1600 {
1601
1602         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1603         sched_thread_priority(td, prio);
1604 }
1605
1606 /*
1607  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1608  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1609  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1610  * requests.  If the thread's regular priority is less
1611  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1612  * of prio.
1613  */
1614 void
1615 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1616 {
1617         u_char base_pri;
1618
1619         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1620             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1621                 base_pri = td->td_user_pri;
1622         else
1623                 base_pri = td->td_base_pri;
1624         if (prio >= base_pri) {
1625                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1626                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1627         } else
1628                 sched_lend_prio(td, prio);
1629 }
1630
1631 /*
1632  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1633  */
1634 void
1635 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1636 {
1637         u_char oldprio;
1638
1639         /* First, update the base priority. */
1640         td->td_base_pri = prio;
1641
1642         /*
1643          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1644          * ever lower the priority.
1645          */
1646         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1647                 return;
1648
1649         /* Change the real priority. */
1650         oldprio = td->td_priority;
1651         sched_thread_priority(td, prio);
1652
1653         /*
1654          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1655          * its state.
1656          */
1657         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1658                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1659 }
1660
1661 /*
1662  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1663  */
1664 void
1665 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1666 {
1667         u_char oldprio;
1668
1669         td->td_base_user_pri = prio;
1670         if (td->td_flags & TDF_UBORROWING && td->td_user_pri <= prio)
1671                 return;
1672         oldprio = td->td_user_pri;
1673         td->td_user_pri = prio;
1674 }
1675
1676 void
1677 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1678 {
1679         u_char oldprio;
1680
1681         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1682         td->td_flags |= TDF_UBORROWING;
1683         oldprio = td->td_user_pri;
1684         td->td_user_pri = prio;
1685 }
1686
1687 void
1688 sched_unlend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1689 {
1690         u_char base_pri;
1691
1692         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1693         base_pri = td->td_base_user_pri;
1694         if (prio >= base_pri) {
1695                 td->td_flags &= ~TDF_UBORROWING;
1696                 sched_user_prio(td, base_pri);
1697         } else {
1698                 sched_lend_user_prio(td, prio);
1699         }
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Block a thread for switching.  Similar to thread_block() but does not
1704  * bump the spin count.
1705  */
1706 static inline struct mtx *
1707 thread_block_switch(struct thread *td)
1708 {
1709         struct mtx *lock;
1710
1711         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1712         lock = td->td_lock;
1713         td->td_lock = &blocked_lock;
1714         mtx_unlock_spin(lock);
1715
1716         return (lock);
1717 }
1718
1719 /*
1720  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1721  * cpu binding.
1722  */
1723 static struct mtx *
1724 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1725 {
1726         struct tdq *tdn;
1727
1728         tdn = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
1729 #ifdef SMP
1730         tdq_load_rem(tdq, td);
1731         /*
1732          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1733          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1734          * not holding either run-queue lock.
1735          */
1736         spinlock_enter();
1737         thread_block_switch(td);        /* This releases the lock on tdq. */
1738         TDQ_LOCK(tdn);
1739         tdq_add(tdn, td, flags);
1740         tdq_notify(tdn, td);
1741         /*
1742          * After we unlock tdn the new cpu still can't switch into this
1743          * thread until we've unblocked it in cpu_switch().  The lock
1744          * pointers may match in the case of HTT cores.  Don't unlock here
1745          * or we can deadlock when the other CPU runs the IPI handler.
1746          */
1747         if (TDQ_LOCKPTR(tdn) != TDQ_LOCKPTR(tdq)) {
1748                 TDQ_UNLOCK(tdn);
1749                 TDQ_LOCK(tdq);
1750         }
1751         spinlock_exit();
1752 #endif
1753         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
1754 }
1755
1756 /*
1757  * Release a thread that was blocked with thread_block_switch().
1758  */
1759 static inline void
1760 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
1761 {
1762         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
1763             (uintptr_t)mtx);
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
1768  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
1769  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
1770  * be assigned elsewhere via binding.
1771  */
1772 void
1773 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
1774 {
1775         struct tdq *tdq;
1776         struct td_sched *ts;
1777         struct mtx *mtx;
1778         int srqflag;
1779         int cpuid;
1780
1781         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1782         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
1783
1784         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1785         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1786         ts = td->td_sched;
1787         mtx = td->td_lock;
1788         ts->ts_rltick = ticks;
1789         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1790         td->td_oncpu = NOCPU;
1791         td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
1792         td->td_owepreempt = 0;
1793         tdq->tdq_switchcnt++;
1794         /*
1795          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
1796          * to CAN_RUN as well.
1797          */
1798         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
1799                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1800                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1801         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1802                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1803                 srqflag = (flags & SW_PREEMPT) ?
1804                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1805                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
1806                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
1807                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
1808                 else
1809                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
1810         } else {
1811                 /* This thread must be going to sleep. */
1812                 TDQ_LOCK(tdq);
1813                 mtx = thread_block_switch(td);
1814                 tdq_load_rem(tdq, td);
1815         }
1816         /*
1817          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
1818          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
1819          * thread-queue locked.
1820          */
1821         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1822         newtd = choosethread();
1823         /*
1824          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
1825          */
1826         if (td != newtd) {
1827 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1828                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1829                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1830 #endif
1831                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
1832                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
1833
1834 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1835                 /*
1836                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1837                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1838                  * function to call.
1839                  */
1840                 if (dtrace_vtime_active)
1841                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1842 #endif
1843
1844                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
1845                 /*
1846                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
1847                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
1848                  * run queue lock.
1849                  */
1850                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1851                 tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1852                 lock_profile_obtain_lock_success(
1853                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
1854 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1855                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1856                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1857 #endif
1858         } else
1859                 thread_unblock_switch(td, mtx);
1860         /*
1861          * Assert that all went well and return.
1862          */
1863         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1864         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1865         td->td_oncpu = cpuid;
1866 }
1867
1868 /*
1869  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
1870  */
1871 void
1872 sched_nice(struct proc *p, int nice)
1873 {
1874         struct thread *td;
1875
1876         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1877
1878         p->p_nice = nice;
1879         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1880                 thread_lock(td);
1881                 sched_priority(td);
1882                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
1883                 thread_unlock(td);
1884         }
1885 }
1886
1887 /*
1888  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
1889  */
1890 void
1891 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
1892 {
1893
1894         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1895
1896         td->td_slptick = ticks;
1897         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio <= PSOCK)
1898                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
1899         if (static_boost == 1 && prio)
1900                 sched_prio(td, prio);
1901         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
1902                 sched_prio(td, static_boost);
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
1907  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
1908  */
1909 void
1910 sched_wakeup(struct thread *td)
1911 {
1912         struct td_sched *ts;
1913         int slptick;
1914
1915         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1916         ts = td->td_sched;
1917         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1918         /*
1919          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
1920          * priority.
1921          */
1922         slptick = td->td_slptick;
1923         td->td_slptick = 0;
1924         if (slptick && slptick != ticks) {
1925                 u_int hzticks;
1926
1927                 hzticks = (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1928                 ts->ts_slptime += hzticks;
1929                 sched_interact_update(td);
1930                 sched_pctcpu_update(ts);
1931         }
1932         /* Reset the slice value after we sleep. */
1933         ts->ts_slice = sched_slice;
1934         sched_add(td, SRQ_BORING);
1935 }
1936
1937 /*
1938  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
1939  * priority.
1940  */
1941 void
1942 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
1943 {
1944         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1945         sched_fork_thread(td, child);
1946         /*
1947          * Penalize the parent and child for forking.
1948          */
1949         sched_interact_fork(child);
1950         sched_priority(child);
1951         td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
1952         sched_interact_update(td);
1953         sched_priority(td);
1954 }
1955
1956 /*
1957  * Fork a new thread, may be within the same process.
1958  */
1959 void
1960 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
1961 {
1962         struct td_sched *ts;
1963         struct td_sched *ts2;
1964
1965         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1966         /*
1967          * Initialize child.
1968          */
1969         ts = td->td_sched;
1970         ts2 = child->td_sched;
1971         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1972         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
1973         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
1974         ts2->ts_flags = 0;
1975         /*
1976          * Grab our parents cpu estimation information and priority.
1977          */
1978         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
1979         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
1980         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
1981         child->td_user_pri = td->td_user_pri;
1982         child->td_base_user_pri = td->td_base_user_pri;
1983         /*
1984          * And update interactivity score.
1985          */
1986         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
1987         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
1988         ts2->ts_slice = 1;      /* Attempt to quickly learn interactivity. */
1989 }
1990
1991 /*
1992  * Adjust the priority class of a thread.
1993  */
1994 void
1995 sched_class(struct thread *td, int class)
1996 {
1997
1998         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1999         if (td->td_pri_class == class)
2000                 return;
2001         td->td_pri_class = class;
2002 }
2003
2004 /*
2005  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2006  */
2007 void
2008 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2009 {
2010         struct thread *td;
2011
2012         CTR3(KTR_SCHED, "sched_exit: %p(%s) prio %d",
2013             child, child->td_name, child->td_priority);
2014
2015         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2016         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2017         sched_exit_thread(td, child);
2018 }
2019
2020 /*
2021  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2022  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2023  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2024  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2025  */
2026 void
2027 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2028 {
2029
2030         CTR3(KTR_SCHED, "sched_exit_thread: %p(%s) prio %d",
2031             child, child->td_name, child->td_priority);
2032
2033         /*
2034          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2035          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2036          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2037          */
2038         thread_lock(td);
2039         td->td_sched->ts_runtime += child->td_sched->ts_runtime;
2040         sched_interact_update(td);
2041         sched_priority(td);
2042         thread_unlock(td);
2043 }
2044
2045 void
2046 sched_preempt(struct thread *td)
2047 {
2048         struct tdq *tdq;
2049
2050         thread_lock(td);
2051         tdq = TDQ_SELF();
2052         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2053         tdq->tdq_ipipending = 0;
2054         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2055                 int flags;
2056
2057                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2058                 if (td->td_critnest > 1)
2059                         td->td_owepreempt = 1;
2060                 else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2061                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
2062                 else
2063                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
2064         }
2065         thread_unlock(td);
2066 }
2067
2068 /*
2069  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2070  * to static priorities in msleep() or similar.
2071  */
2072 void
2073 sched_userret(struct thread *td)
2074 {
2075         /*
2076          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in
2077          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
2078          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
2079          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
2080          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
2081          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
2082          * it perfectly here.
2083          */
2084         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
2085             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
2086         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
2087                 thread_lock(td);
2088                 td->td_priority = td->td_user_pri;
2089                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2090                 tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2091                 thread_unlock(td);
2092         }
2093 }
2094
2095 /*
2096  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2097  * threads.
2098  */
2099 void
2100 sched_clock(struct thread *td)
2101 {
2102         struct tdq *tdq;
2103         struct td_sched *ts;
2104
2105         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2106         tdq = TDQ_SELF();
2107 #ifdef SMP
2108         /*
2109          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2110          */
2111         if (balance_tdq == tdq) {
2112                 if (balance_ticks && --balance_ticks == 0)
2113                         sched_balance();
2114         }
2115 #endif
2116         /*
2117          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2118          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2119          * If there is some activity seed it to reflect that.
2120          */
2121         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2122         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2123         /*
2124          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2125          * threads get a chance to run.
2126          */
2127         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2128                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2129                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2130                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2131         }
2132         ts = td->td_sched;
2133         if (td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT)
2134                 return;
2135         if (td->td_pri_class == PRI_TIMESHARE) {
2136                 /*
2137                  * We used a tick; charge it to the thread so
2138                  * that we can compute our interactivity.
2139                  */
2140                 td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2141                 sched_interact_update(td);
2142                 sched_priority(td);
2143         }
2144         /*
2145          * We used up one time slice.
2146          */
2147         if (--ts->ts_slice > 0)
2148                 return;
2149         /*
2150          * We're out of time, force a requeue at userret().
2151          */
2152         ts->ts_slice = sched_slice;
2153         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2154 }
2155
2156 /*
2157  * Called once per hz tick.  Used for cpu utilization information.  This
2158  * is easier than trying to scale based on stathz.
2159  */
2160 void
2161 sched_tick(void)
2162 {
2163         struct td_sched *ts;
2164
2165         ts = curthread->td_sched;
2166         /*
2167          * Ticks is updated asynchronously on a single cpu.  Check here to
2168          * avoid incrementing ts_ticks multiple times in a single tick.
2169          */
2170         if (ts->ts_ltick == ticks)
2171                 return;
2172         /* Adjust ticks for pctcpu */
2173         ts->ts_ticks += 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
2174         ts->ts_ltick = ticks;
2175         /*
2176          * Update if we've exceeded our desired tick threshhold by over one
2177          * second.
2178          */
2179         if (ts->ts_ftick + SCHED_TICK_MAX < ts->ts_ltick)
2180                 sched_pctcpu_update(ts);
2181 }
2182
2183 /*
2184  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2185  * cooperative idle threads.
2186  */
2187 int
2188 sched_runnable(void)
2189 {
2190         struct tdq *tdq;
2191         int load;
2192
2193         load = 1;
2194
2195         tdq = TDQ_SELF();
2196         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2197                 if (tdq->tdq_load > 0)
2198                         goto out;
2199         } else
2200                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2201                         goto out;
2202         load = 0;
2203 out:
2204         return (load);
2205 }
2206
2207 /*
2208  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2209  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2210  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2211  */
2212 struct thread *
2213 sched_choose(void)
2214 {
2215         struct thread *td;
2216         struct tdq *tdq;
2217
2218         tdq = TDQ_SELF();
2219         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2220         td = tdq_choose(tdq);
2221         if (td) {
2222                 td->td_sched->ts_ltick = ticks;
2223                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2224                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2225                 return (td);
2226         }
2227         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2228         return (PCPU_GET(idlethread));
2229 }
2230
2231 /*
2232  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2233  * we always request it once we exit a critical section.
2234  */
2235 static inline void
2236 sched_setpreempt(struct thread *td)
2237 {
2238         struct thread *ctd;
2239         int cpri;
2240         int pri;
2241
2242         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2243
2244         ctd = curthread;
2245         pri = td->td_priority;
2246         cpri = ctd->td_priority;
2247         if (pri < cpri)
2248                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2249         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2250                 return;
2251         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2252                 return;
2253         ctd->td_owepreempt = 1;
2254 }
2255
2256 /*
2257  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2258  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2259  * predetermined.
2260  */
2261 void
2262 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2263 {
2264
2265         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2266         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2267             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2268         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2269             ("sched_add: bad thread state"));
2270         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2271             ("sched_add: thread swapped out"));
2272
2273         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2274                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2275         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2276         tdq_load_add(tdq, td);
2277 }
2278
2279 /*
2280  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2281  * preemption or IPI a remote processor if required.
2282  */
2283 void
2284 sched_add(struct thread *td, int flags)
2285 {
2286         struct tdq *tdq;
2287 #ifdef SMP
2288         int cpu;
2289 #endif
2290         CTR5(KTR_SCHED, "sched_add: %p(%s) prio %d by %p(%s)",
2291             td, td->td_name, td->td_priority, curthread,
2292             curthread->td_name);
2293         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2294         /*
2295          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2296          * run-queue.
2297          */
2298         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2299                 sched_priority(td);
2300 #ifdef SMP
2301         /*
2302          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2303          * target cpu.
2304          */
2305         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2306         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2307         tdq_add(tdq, td, flags);
2308         if (cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2309                 tdq_notify(tdq, td);
2310                 return;
2311         }
2312 #else
2313         tdq = TDQ_SELF();
2314         TDQ_LOCK(tdq);
2315         /*
2316          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2317          * to the scheduler's lock.
2318          */
2319         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2320         tdq_add(tdq, td, flags);
2321 #endif
2322         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2323                 sched_setpreempt(td);
2324 }
2325
2326 /*
2327  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2328  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2329  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2330  */
2331 void
2332 sched_rem(struct thread *td)
2333 {
2334         struct tdq *tdq;
2335
2336         CTR5(KTR_SCHED, "sched_rem: %p(%s) prio %d by %p(%s)",
2337             td, td->td_name, td->td_priority, curthread,
2338             curthread->td_name);
2339         tdq = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
2340         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2341         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2342         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2343             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2344         tdq_runq_rem(tdq, td);
2345         tdq_load_rem(tdq, td);
2346         TD_SET_CAN_RUN(td);
2347         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2348                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2353  */
2354 fixpt_t
2355 sched_pctcpu(struct thread *td)
2356 {
2357         fixpt_t pctcpu;
2358         struct td_sched *ts;
2359
2360         pctcpu = 0;
2361         ts = td->td_sched;
2362         if (ts == NULL)
2363                 return (0);
2364
2365         thread_lock(td);
2366         if (ts->ts_ticks) {
2367                 int rtick;
2368
2369                 sched_pctcpu_update(ts);
2370                 /* How many rtick per second ? */
2371                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2372                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2373         }
2374         thread_unlock(td);
2375
2376         return (pctcpu);
2377 }
2378
2379 /*
2380  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2381  * cpumask.
2382  */
2383 void
2384 sched_affinity(struct thread *td)
2385 {
2386 #ifdef SMP
2387         struct td_sched *ts;
2388         int cpu;
2389
2390         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2391         ts = td->td_sched;
2392         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2393                 return;
2394         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2395                 return;
2396         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2397         if (!THREAD_CAN_MIGRATE(td))
2398                 return;
2399         /*
2400          * Assign the new cpu and force a switch before returning to
2401          * userspace.  If the target thread is not running locally send
2402          * an ipi to force the issue.
2403          */
2404         cpu = ts->ts_cpu;
2405         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
2406         if (cpu != PCPU_GET(cpuid))
2407                 ipi_selected(1 << cpu, IPI_PREEMPT);
2408 #endif
2409 }
2410
2411 /*
2412  * Bind a thread to a target cpu.
2413  */
2414 void
2415 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2416 {
2417         struct td_sched *ts;
2418
2419         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2420         ts = td->td_sched;
2421         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2422                 sched_unbind(td);
2423         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2424         sched_pin();
2425         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2426                 return;
2427         ts->ts_cpu = cpu;
2428         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2429         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2430 }
2431
2432 /*
2433  * Release a bound thread.
2434  */
2435 void
2436 sched_unbind(struct thread *td)
2437 {
2438         struct td_sched *ts;
2439
2440         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2441         ts = td->td_sched;
2442         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2443                 return;
2444         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2445         sched_unpin();
2446 }
2447
2448 int
2449 sched_is_bound(struct thread *td)
2450 {
2451         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2452         return (td->td_sched->ts_flags & TSF_BOUND);
2453 }
2454
2455 /*
2456  * Basic yield call.
2457  */
2458 void
2459 sched_relinquish(struct thread *td)
2460 {
2461         thread_lock(td);
2462         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
2463         thread_unlock(td);
2464 }
2465
2466 /*
2467  * Return the total system load.
2468  */
2469 int
2470 sched_load(void)
2471 {
2472 #ifdef SMP
2473         int total;
2474         int i;
2475
2476         total = 0;
2477         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
2478                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2479         return (total);
2480 #else
2481         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2482 #endif
2483 }
2484
2485 int
2486 sched_sizeof_proc(void)
2487 {
2488         return (sizeof(struct proc));
2489 }
2490
2491 int
2492 sched_sizeof_thread(void)
2493 {
2494         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2495 }
2496
2497 /*
2498  * The actual idle process.
2499  */
2500 void
2501 sched_idletd(void *dummy)
2502 {
2503         struct thread *td;
2504         struct tdq *tdq;
2505         int switchcnt;
2506         int i;
2507
2508         td = curthread;
2509         tdq = TDQ_SELF();
2510         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2511         /* ULE relies on preemption for idle interruption. */
2512         for (;;) {
2513                 tdq->tdq_idlestate = TDQ_RUNNING;
2514 #ifdef SMP
2515                 if (tdq_idled(tdq) == 0)
2516                         continue;
2517 #endif
2518                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2519                 /*
2520                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2521                  * for load rather than entering a low power state that
2522                  * requires an IPI.
2523                  */
2524                 if (switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2525                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2526                                 if (tdq->tdq_load)
2527                                         break;
2528                                 cpu_spinwait();
2529                         }
2530                 }
2531                 /*
2532                  * We must set our state to IDLE before checking
2533                  * tdq_load for the last time to avoid a race with
2534                  * tdq_notify().
2535                  */
2536                 if (tdq->tdq_load == 0) {
2537                         switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2538                         tdq->tdq_idlestate = TDQ_IDLE;
2539                         if (tdq->tdq_load == 0)
2540                                 cpu_idle(switchcnt > 1);
2541                 }
2542                 if (tdq->tdq_load) {
2543                         thread_lock(td);
2544                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2545                         thread_unlock(td);
2546                 }
2547         }
2548 }
2549
2550 /*
2551  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2552  */
2553 void
2554 sched_throw(struct thread *td)
2555 {
2556         struct thread *newtd;
2557         struct tdq *tdq;
2558
2559         tdq = TDQ_SELF();
2560         if (td == NULL) {
2561                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2562                 TDQ_LOCK(tdq);
2563                 spinlock_exit();
2564         } else {
2565                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2566                 tdq_load_rem(tdq, td);
2567                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2568         }
2569         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2570         newtd = choosethread();
2571         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2572         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2573         PCPU_SET(switchticks, ticks);
2574         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2575 }
2576
2577 /*
2578  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2579  * let fork do the rest of the work.
2580  */
2581 void
2582 sched_fork_exit(struct thread *td)
2583 {
2584         struct td_sched *ts;
2585         struct tdq *tdq;
2586         int cpuid;
2587
2588         /*
2589          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2590          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2591          */
2592         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2593         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
2594         ts = td->td_sched;
2595         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2596                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2597         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2598         td->td_oncpu = cpuid;
2599         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2600         lock_profile_obtain_lock_success(
2601             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2602 }
2603
2604 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
2605 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
2606     "Scheduler name");
2607 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
2608     "Slice size for timeshare threads");
2609 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
2610      "Interactivity score threshold");
2611 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW, &preempt_thresh,
2612      0,"Min priority for preemption, lower priorities have greater precedence");
2613 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost,
2614      0,"Controls whether static kernel priorities are assigned to sleeping threads.");
2615 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins,
2616      0,"Number of times idle will spin waiting for new work.");
2617 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW, &sched_idlespinthresh,
2618      0,"Threshold before we will permit idle spinning.");
2619 #ifdef SMP
2620 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
2621     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
2622 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
2623     "Enables the long-term load balancer");
2624 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
2625     &balance_interval, 0,
2626     "Average frequency in stathz ticks to run the long-term balancer");
2627 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_htt, CTLFLAG_RW, &steal_htt, 0,
2628     "Steals work from another hyper-threaded core on idle");
2629 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
2630     "Attempts to steal work from other cores before idling");
2631 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
2632     "Minimum load on remote cpu before we'll steal");
2633 #endif
2634
2635 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
2636 static int ccpu = 0;
2637 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");