]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
schedlock 1/4
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / sched_ule.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
31  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
32  * performance under load even on uni-processor systems.
33  *
34  * etymology:
35  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
36  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
37  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
38  */
39
40 #include <sys/cdefs.h>
41 __FBSDID("$FreeBSD$");
42
43 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
44 #include "opt_sched.h"
45
46 #include <sys/param.h>
47 #include <sys/systm.h>
48 #include <sys/kdb.h>
49 #include <sys/kernel.h>
50 #include <sys/ktr.h>
51 #include <sys/limits.h>
52 #include <sys/lock.h>
53 #include <sys/mutex.h>
54 #include <sys/proc.h>
55 #include <sys/resource.h>
56 #include <sys/resourcevar.h>
57 #include <sys/sched.h>
58 #include <sys/sdt.h>
59 #include <sys/smp.h>
60 #include <sys/sx.h>
61 #include <sys/sysctl.h>
62 #include <sys/sysproto.h>
63 #include <sys/turnstile.h>
64 #include <sys/umtx.h>
65 #include <sys/vmmeter.h>
66 #include <sys/cpuset.h>
67 #include <sys/sbuf.h>
68
69 #ifdef HWPMC_HOOKS
70 #include <sys/pmckern.h>
71 #endif
72
73 #ifdef KDTRACE_HOOKS
74 #include <sys/dtrace_bsd.h>
75 int __read_mostly               dtrace_vtime_active;
76 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
77 #endif
78
79 #include <machine/cpu.h>
80 #include <machine/smp.h>
81
82 #define KTR_ULE 0
83
84 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
85 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
86 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (sizeof("CPU ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)) - 1 + sizeof(" load"))
87
88 /*
89  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
90  * by the thread lock.
91  */
92 struct td_sched {       
93         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
94         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
95         int             ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
96         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
97         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
98         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
99         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
100         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
101         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
102         int             ts_ticks;       /* Tick count */
103 #ifdef KTR
104         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
105 #endif
106 };
107 /* flags kept in ts_flags */
108 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
109 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
110
111 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
112 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
113     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
114
115 _Static_assert(sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched) <=
116     sizeof(struct thread0_storage),
117     "increase struct thread0_storage.t0st_sched size");
118
119 /*
120  * Priority ranges used for interactive and non-interactive timeshare
121  * threads.  The timeshare priorities are split up into four ranges.
122  * The first range handles interactive threads.  The last three ranges
123  * (NHALF, x, and NHALF) handle non-interactive threads with the outer
124  * ranges supporting nice values.
125  */
126 #define PRI_TIMESHARE_RANGE     (PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE + 1)
127 #define PRI_INTERACT_RANGE      ((PRI_TIMESHARE_RANGE - SCHED_PRI_NRESV) / 2)
128 #define PRI_BATCH_RANGE         (PRI_TIMESHARE_RANGE - PRI_INTERACT_RANGE)
129
130 #define PRI_MIN_INTERACT        PRI_MIN_TIMESHARE
131 #define PRI_MAX_INTERACT        (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE - 1)
132 #define PRI_MIN_BATCH           (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE)
133 #define PRI_MAX_BATCH           PRI_MAX_TIMESHARE
134
135 /*
136  * Cpu percentage computation macros and defines.
137  *
138  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
139  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
140  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
141  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
142  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
143  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
144  */
145 #define SCHED_TICK_SECS         10
146 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
147 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
148 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
149 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
150 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
151
152 /*
153  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
154  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
155  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
156  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
157  * or positive nice respectively.
158  *
159  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
160  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
161  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
162  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
163  */
164 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
165 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
166 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_BATCH + SCHED_PRI_NHALF)
167 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_BATCH - SCHED_PRI_NHALF)
168 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN + 1)
169 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
170     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
171     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
172 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
173
174 /*
175  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
176  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
177  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
178  * models the intent of the thread.
179  *
180  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
181  *              before throttling back.
182  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
183  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
184  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
185  */
186 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
187 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
188 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
189 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
190 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
191
192 /*
193  * These parameters determine the slice behavior for batch work.
194  */
195 #define SCHED_SLICE_DEFAULT_DIVISOR     10      /* ~94 ms, 12 stathz ticks. */
196 #define SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR         6       /* DEFAULT/MIN = ~16 ms. */
197
198 /* Flags kept in td_flags. */
199 #define TDF_SLICEEND    TDF_SCHED2      /* Thread time slice is over. */
200
201 /*
202  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
203  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
204  *                      due to rounding would be unacceptably high.
205  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
206  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
207  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
208  */
209 static int __read_mostly sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
210 static int __read_mostly tickincr = 8 << SCHED_TICK_SHIFT;
211 static int __read_mostly realstathz = 127;      /* reset during boot. */
212 static int __read_mostly sched_slice = 10;      /* reset during boot. */
213 static int __read_mostly sched_slice_min = 1;   /* reset during boot. */
214 #ifdef PREEMPTION
215 #ifdef FULL_PREEMPTION
216 static int __read_mostly preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
217 #else
218 static int __read_mostly preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
219 #endif
220 #else 
221 static int __read_mostly preempt_thresh = 0;
222 #endif
223 static int __read_mostly static_boost = PRI_MIN_BATCH;
224 static int __read_mostly sched_idlespins = 10000;
225 static int __read_mostly sched_idlespinthresh = -1;
226
227 /*
228  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
229  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
230  * locking in sched_pickcpu();
231  */
232 struct tdq {
233         /* 
234          * Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch().
235          * tdq_lock is padded to avoid false sharing with tdq_load and
236          * tdq_cpu_idle.
237          */
238         struct mtx_padalign tdq_lock;           /* run queue lock. */
239         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
240         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
241         volatile int    tdq_cpu_idle;           /* cpu_idle() is active. */
242         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
243         volatile int    tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
244         volatile short  tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
245         volatile short  tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
246         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
247         u_char          tdq_owepreempt;         /* Remote preemption pending. */
248         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
249         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
250         int             tdq_id;                 /* cpuid. */
251         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
252         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
253         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
254         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
255 #ifdef KTR
256         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
257 #endif
258 } __aligned(64);
259
260 /* Idle thread states and config. */
261 #define TDQ_RUNNING     1
262 #define TDQ_IDLE        2
263
264 #ifdef SMP
265 struct cpu_group __read_mostly *cpu_top;                /* CPU topology */
266
267 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
268 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
269
270 /*
271  * Run-time tunables.
272  */
273 static int rebalance = 1;
274 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
275 static int __read_mostly affinity;
276 static int __read_mostly steal_idle = 1;
277 static int __read_mostly steal_thresh = 2;
278 static int __read_mostly always_steal = 0;
279 static int __read_mostly trysteal_limit = 2;
280
281 /*
282  * One thread queue per processor.
283  */
284 static struct tdq __read_mostly *balance_tdq;
285 static int balance_ticks;
286 DPCPU_DEFINE_STATIC(struct tdq, tdq);
287 DPCPU_DEFINE_STATIC(uint32_t, randomval);
288
289 #define TDQ_SELF()      ((struct tdq *)PCPU_GET(sched))
290 #define TDQ_CPU(x)      (DPCPU_ID_PTR((x), tdq))
291 #define TDQ_ID(x)       ((x)->tdq_id)
292 #else   /* !SMP */
293 static struct tdq       tdq_cpu;
294
295 #define TDQ_ID(x)       (0)
296 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
297 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
298 #endif
299
300 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
301 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
302 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
303 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
304 #define TDQ_LOCKPTR(t)          ((struct mtx *)(&(t)->tdq_lock))
305
306 static void sched_priority(struct thread *);
307 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
308 static int sched_interact_score(struct thread *);
309 static void sched_interact_update(struct thread *);
310 static void sched_interact_fork(struct thread *);
311 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *, int);
312
313 /* Operations on per processor queues */
314 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
315 static void tdq_setup(struct tdq *, int i);
316 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
317 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
318 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
319 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
320 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
321 void tdq_print(int cpu);
322 static void runq_print(struct runq *rq);
323 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
324 #ifdef SMP
325 static struct thread *tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
326 static int tdq_idled(struct tdq *);
327 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
328 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
329 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
330 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
331 static void sched_balance(void);
332 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
333 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
334 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
335 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
336 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
337 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
338     struct cpu_group *cg, int indent);
339 #endif
340
341 static void sched_setup(void *dummy);
342 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
343
344 static void sched_initticks(void *dummy);
345 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
346     NULL);
347
348 SDT_PROVIDER_DEFINE(sched);
349
350 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , change__pri, "struct thread *", 
351     "struct proc *", "uint8_t");
352 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , dequeue, "struct thread *", 
353     "struct proc *", "void *");
354 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , enqueue, "struct thread *", 
355     "struct proc *", "void *", "int");
356 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , lend__pri, "struct thread *", 
357     "struct proc *", "uint8_t", "struct thread *");
358 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , load__change, "int", "int");
359 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , off__cpu, "struct thread *", 
360     "struct proc *");
361 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , on__cpu);
362 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , remain__cpu);
363 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , surrender, "struct thread *", 
364     "struct proc *");
365
366 /*
367  * Print the threads waiting on a run-queue.
368  */
369 static void
370 runq_print(struct runq *rq)
371 {
372         struct rqhead *rqh;
373         struct thread *td;
374         int pri;
375         int j;
376         int i;
377
378         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
379                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
380                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
381                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
382                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
383                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
384                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
385                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
386                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
387                                             td, td->td_name, td->td_priority,
388                                             td->td_rqindex, pri);
389                                 }
390                         }
391         }
392 }
393
394 /*
395  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
396  */
397 void
398 tdq_print(int cpu)
399 {
400         struct tdq *tdq;
401
402         tdq = TDQ_CPU(cpu);
403
404         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
405         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
406         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
407         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
408         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
409         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
410         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
411         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
412         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
413         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
414         printf("\trealtime runq:\n");
415         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
416         printf("\ttimeshare runq:\n");
417         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
418         printf("\tidle runq:\n");
419         runq_print(&tdq->tdq_idle);
420 }
421
422 static inline int
423 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
424 {
425         /*
426          * If the new priority is not better than the current priority there is
427          * nothing to do.
428          */
429         if (pri >= cpri)
430                 return (0);
431         /*
432          * Always preempt idle.
433          */
434         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
435                 return (1);
436         /*
437          * If preemption is disabled don't preempt others.
438          */
439         if (preempt_thresh == 0)
440                 return (0);
441         /*
442          * Preempt if we exceed the threshold.
443          */
444         if (pri <= preempt_thresh)
445                 return (1);
446         /*
447          * If we're interactive or better and there is non-interactive
448          * or worse running preempt only remote processors.
449          */
450         if (remote && pri <= PRI_MAX_INTERACT && cpri > PRI_MAX_INTERACT)
451                 return (1);
452         return (0);
453 }
454
455 /*
456  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
457  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
458  * queue position for timeshare threads.
459  */
460 static __inline void
461 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
462 {
463         struct td_sched *ts;
464         u_char pri;
465
466         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
467         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
468
469         pri = td->td_priority;
470         ts = td_get_sched(td);
471         TD_SET_RUNQ(td);
472         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
473                 tdq->tdq_transferable++;
474                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
475         }
476         if (pri < PRI_MIN_BATCH) {
477                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
478         } else if (pri <= PRI_MAX_BATCH) {
479                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
480                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_BATCH && pri >= PRI_MIN_BATCH,
481                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
482                 /*
483                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
484                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
485                  */
486                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
487                         pri = RQ_NQS * (pri - PRI_MIN_BATCH) / PRI_BATCH_RANGE;
488                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
489                         /*
490                          * This effectively shortens the queue by one so we
491                          * can have a one slot difference between idx and
492                          * ridx while we wait for threads to drain.
493                          */
494                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
495                             pri == tdq->tdq_ridx)
496                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
497                 } else
498                         pri = tdq->tdq_ridx;
499                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
500                 return;
501         } else
502                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
503         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
504 }
505
506 /* 
507  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
508  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
509  * transferable count does not reflect them.
510  */
511 static __inline void
512 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
513 {
514         struct td_sched *ts;
515
516         ts = td_get_sched(td);
517         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
518         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
519         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
520             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
521         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
522                 tdq->tdq_transferable--;
523                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
524         }
525         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
526                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
527                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
528                 else
529                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
530         } else
531                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
532 }
533
534 /*
535  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
536  * for this thread to the referenced thread queue.
537  */
538 static void
539 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
540 {
541
542         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
543         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
544
545         tdq->tdq_load++;
546         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
547                 tdq->tdq_sysload++;
548         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
549         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, (int)TDQ_ID(tdq), tdq->tdq_load);
550 }
551
552 /*
553  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
554  * exiting.
555  */
556 static void
557 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
558 {
559
560         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
561         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
562         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
563             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
564
565         tdq->tdq_load--;
566         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
567                 tdq->tdq_sysload--;
568         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
569         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, (int)TDQ_ID(tdq), tdq->tdq_load);
570 }
571
572 /*
573  * Bound timeshare latency by decreasing slice size as load increases.  We
574  * consider the maximum latency as the sum of the threads waiting to run
575  * aside from curthread and target no more than sched_slice latency but
576  * no less than sched_slice_min runtime.
577  */
578 static inline int
579 tdq_slice(struct tdq *tdq)
580 {
581         int load;
582
583         /*
584          * It is safe to use sys_load here because this is called from
585          * contexts where timeshare threads are running and so there
586          * cannot be higher priority load in the system.
587          */
588         load = tdq->tdq_sysload - 1;
589         if (load >= SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR)
590                 return (sched_slice_min);
591         if (load <= 1)
592                 return (sched_slice);
593         return (sched_slice / load);
594 }
595
596 /*
597  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
598  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
599  */
600 static void
601 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
602 {
603         struct thread *td;
604
605         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
606         if (ctd == NULL)
607                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
608         td = tdq_choose(tdq);
609         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
610                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
611         else
612                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
613 }
614
615 #ifdef SMP
616 /*
617  * We need some randomness. Implement a classic Linear Congruential
618  * Generator X_{n+1}=(aX_n+c) mod m. These values are optimized for
619  * m = 2^32, a = 69069 and c = 5. We only return the upper 16 bits
620  * of the random state (in the low bits of our answer) to keep
621  * the maximum randomness.
622  */
623 static uint32_t
624 sched_random(void)
625 {
626         uint32_t *rndptr;
627
628         rndptr = DPCPU_PTR(randomval);
629         *rndptr = *rndptr * 69069 + 5;
630
631         return (*rndptr >> 16);
632 }
633
634 struct cpu_search {
635         cpuset_t cs_mask;
636         u_int   cs_prefer;
637         int     cs_pri;         /* Min priority for low. */
638         int     cs_limit;       /* Max load for low, min load for high. */
639         int     cs_cpu;
640         int     cs_load;
641 };
642
643 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
644 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
645 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
646
647 static __always_inline int cpu_search(const struct cpu_group *cg,
648     struct cpu_search *low, struct cpu_search *high, const int match);
649 int __noinline cpu_search_lowest(const struct cpu_group *cg,
650     struct cpu_search *low);
651 int __noinline cpu_search_highest(const struct cpu_group *cg,
652     struct cpu_search *high);
653 int __noinline cpu_search_both(const struct cpu_group *cg,
654     struct cpu_search *low, struct cpu_search *high);
655
656 /*
657  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
658  * according to the match argument.  This routine actually compares the
659  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
660  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
661  * the system.  This balances work among caches and buses.
662  *
663  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
664  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
665  * also recursive to the depth of the tree.
666  */
667 static __always_inline int
668 cpu_search(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
669     struct cpu_search *high, const int match)
670 {
671         struct cpu_search lgroup;
672         struct cpu_search hgroup;
673         cpuset_t cpumask;
674         struct cpu_group *child;
675         struct tdq *tdq;
676         int cpu, i, hload, lload, load, total, rnd;
677
678         total = 0;
679         cpumask = cg->cg_mask;
680         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
681                 lload = INT_MAX;
682                 lgroup = *low;
683         }
684         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
685                 hload = INT_MIN;
686                 hgroup = *high;
687         }
688
689         /* Iterate through the child CPU groups and then remaining CPUs. */
690         for (i = cg->cg_children, cpu = mp_maxid; ; ) {
691                 if (i == 0) {
692 #ifdef HAVE_INLINE_FFSL
693                         cpu = CPU_FFS(&cpumask) - 1;
694 #else
695                         while (cpu >= 0 && !CPU_ISSET(cpu, &cpumask))
696                                 cpu--;
697 #endif
698                         if (cpu < 0)
699                                 break;
700                         child = NULL;
701                 } else
702                         child = &cg->cg_child[i - 1];
703
704                 if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
705                         lgroup.cs_cpu = -1;
706                 if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
707                         hgroup.cs_cpu = -1;
708                 if (child) {                    /* Handle child CPU group. */
709                         CPU_ANDNOT(&cpumask, &child->cg_mask);
710                         switch (match) {
711                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
712                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
713                                 break;
714                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
715                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
716                                 break;
717                         case CPU_SEARCH_BOTH:
718                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
719                                 break;
720                         }
721                 } else {                        /* Handle child CPU. */
722                         CPU_CLR(cpu, &cpumask);
723                         tdq = TDQ_CPU(cpu);
724                         load = tdq->tdq_load * 256;
725                         rnd = sched_random() % 32;
726                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
727                                 if (cpu == low->cs_prefer)
728                                         load -= 64;
729                                 /* If that CPU is allowed and get data. */
730                                 if (tdq->tdq_lowpri > lgroup.cs_pri &&
731                                     tdq->tdq_load <= lgroup.cs_limit &&
732                                     CPU_ISSET(cpu, &lgroup.cs_mask)) {
733                                         lgroup.cs_cpu = cpu;
734                                         lgroup.cs_load = load - rnd;
735                                 }
736                         }
737                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
738                                 if (tdq->tdq_load >= hgroup.cs_limit &&
739                                     tdq->tdq_transferable &&
740                                     CPU_ISSET(cpu, &hgroup.cs_mask)) {
741                                         hgroup.cs_cpu = cpu;
742                                         hgroup.cs_load = load - rnd;
743                                 }
744                 }
745                 total += load;
746
747                 /* We have info about child item. Compare it. */
748                 if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
749                         if (lgroup.cs_cpu >= 0 &&
750                             (load < lload ||
751                              (load == lload && lgroup.cs_load < low->cs_load))) {
752                                 lload = load;
753                                 low->cs_cpu = lgroup.cs_cpu;
754                                 low->cs_load = lgroup.cs_load;
755                         }
756                 }
757                 if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
758                         if (hgroup.cs_cpu >= 0 &&
759                             (load > hload ||
760                              (load == hload && hgroup.cs_load > high->cs_load))) {
761                                 hload = load;
762                                 high->cs_cpu = hgroup.cs_cpu;
763                                 high->cs_load = hgroup.cs_load;
764                         }
765                 if (child) {
766                         i--;
767                         if (i == 0 && CPU_EMPTY(&cpumask))
768                                 break;
769                 }
770 #ifndef HAVE_INLINE_FFSL
771                 else
772                         cpu--;
773 #endif
774         }
775         return (total);
776 }
777
778 /*
779  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
780  * optimization.
781  */
782 int
783 cpu_search_lowest(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
784 {
785         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
786 }
787
788 int
789 cpu_search_highest(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
790 {
791         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
792 }
793
794 int
795 cpu_search_both(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
796     struct cpu_search *high)
797 {
798         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
799 }
800
801 /*
802  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
803  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
804  * acceptable.
805  */
806 static inline int
807 sched_lowest(const struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int pri, int maxload,
808     int prefer)
809 {
810         struct cpu_search low;
811
812         low.cs_cpu = -1;
813         low.cs_prefer = prefer;
814         low.cs_mask = mask;
815         low.cs_pri = pri;
816         low.cs_limit = maxload;
817         cpu_search_lowest(cg, &low);
818         return low.cs_cpu;
819 }
820
821 /*
822  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
823  */
824 static inline int
825 sched_highest(const struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int minload)
826 {
827         struct cpu_search high;
828
829         high.cs_cpu = -1;
830         high.cs_mask = mask;
831         high.cs_limit = minload;
832         cpu_search_highest(cg, &high);
833         return high.cs_cpu;
834 }
835
836 static void
837 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
838 {
839         struct tdq *tdq;
840         cpuset_t hmask, lmask;
841         int high, low, anylow;
842
843         CPU_FILL(&hmask);
844         for (;;) {
845                 high = sched_highest(cg, hmask, 2);
846                 /* Stop if there is no more CPU with transferrable threads. */
847                 if (high == -1)
848                         break;
849                 CPU_CLR(high, &hmask);
850                 CPU_COPY(&hmask, &lmask);
851                 /* Stop if there is no more CPU left for low. */
852                 if (CPU_EMPTY(&lmask))
853                         break;
854                 anylow = 1;
855                 tdq = TDQ_CPU(high);
856 nextlow:
857                 low = sched_lowest(cg, lmask, -1, tdq->tdq_load - 1, high);
858                 /* Stop if we looked well and found no less loaded CPU. */
859                 if (anylow && low == -1)
860                         break;
861                 /* Go to next high if we found no less loaded CPU. */
862                 if (low == -1)
863                         continue;
864                 /* Transfer thread from high to low. */
865                 if (sched_balance_pair(tdq, TDQ_CPU(low))) {
866                         /* CPU that got thread can no longer be a donor. */
867                         CPU_CLR(low, &hmask);
868                 } else {
869                         /*
870                          * If failed, then there is no threads on high
871                          * that can run on this low. Drop low from low
872                          * mask and look for different one.
873                          */
874                         CPU_CLR(low, &lmask);
875                         anylow = 0;
876                         goto nextlow;
877                 }
878         }
879 }
880
881 static void
882 sched_balance(void)
883 {
884         struct tdq *tdq;
885
886         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1) +
887             (sched_random() % balance_interval);
888         tdq = TDQ_SELF();
889         TDQ_UNLOCK(tdq);
890         sched_balance_group(cpu_top);
891         TDQ_LOCK(tdq);
892 }
893
894 /*
895  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
896  */
897 static void
898 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
899 {
900         if (one < two) {
901                 TDQ_LOCK(one);
902                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
903         } else {
904                 TDQ_LOCK(two);
905                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
906         }
907 }
908
909 /*
910  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
911  */
912 static void
913 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
914 {
915         TDQ_UNLOCK(one);
916         TDQ_UNLOCK(two);
917 }
918
919 /*
920  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
921  */
922 static int
923 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
924 {
925         struct thread *td;
926         int cpu;
927
928         tdq_lock_pair(high, low);
929         td = NULL;
930         /*
931          * Transfer a thread from high to low.
932          */
933         if (high->tdq_transferable != 0 && high->tdq_load > low->tdq_load &&
934             (td = tdq_move(high, low)) != NULL) {
935                 /*
936                  * In case the target isn't the current cpu notify it of the
937                  * new load, possibly sending an IPI to force it to reschedule.
938                  */
939                 cpu = TDQ_ID(low);
940                 if (cpu != PCPU_GET(cpuid))
941                         tdq_notify(low, td);
942         }
943         tdq_unlock_pair(high, low);
944         return (td != NULL);
945 }
946
947 /*
948  * Move a thread from one thread queue to another.
949  */
950 static struct thread *
951 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
952 {
953         struct thread *td;
954         struct tdq *tdq;
955         int cpu;
956
957         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
958         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
959
960         tdq = from;
961         cpu = TDQ_ID(to);
962         td = tdq_steal(tdq, cpu);
963         if (td == NULL)
964                 return (NULL);
965
966         /*
967          * Although the run queue is locked the thread may be
968          * blocked.  We can not set the lock until it is unblocked.
969          */
970         thread_lock_block_wait(td);
971         sched_rem(td);
972         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, TDQ_LOCKPTR(from));
973         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
974         td_get_sched(td)->ts_cpu = cpu;
975         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
976
977         return (td);
978 }
979
980 /*
981  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
982  * to it.
983  */
984 static int
985 tdq_idled(struct tdq *tdq)
986 {
987         struct cpu_group *cg;
988         struct tdq *steal;
989         cpuset_t mask;
990         int cpu, switchcnt;
991
992         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0 || tdq->tdq_cg == NULL)
993                 return (1);
994         CPU_FILL(&mask);
995         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
996     restart:
997         switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
998         for (cg = tdq->tdq_cg; ; ) {
999                 cpu = sched_highest(cg, mask, steal_thresh);
1000                 /*
1001                  * We were assigned a thread but not preempted.  Returning
1002                  * 0 here will cause our caller to switch to it.
1003                  */
1004                 if (tdq->tdq_load)
1005                         return (0);
1006                 if (cpu == -1) {
1007                         cg = cg->cg_parent;
1008                         if (cg == NULL)
1009                                 return (1);
1010                         continue;
1011                 }
1012                 steal = TDQ_CPU(cpu);
1013                 /*
1014                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1015                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
1016                  *
1017                  * Testing this ahead of tdq_lock_pair() only catches
1018                  * this situation about 20% of the time on an 8 core
1019                  * 16 thread Ryzen 7, but it still helps performance.
1020                  */
1021                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1022                     steal->tdq_transferable == 0)
1023                         goto restart;
1024                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
1025                 /*
1026                  * We were assigned a thread while waiting for the locks.
1027                  * Switch to it now instead of stealing a thread.
1028                  */
1029                 if (tdq->tdq_load)
1030                         break;
1031                 /*
1032                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1033                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread, or
1034                  * we were preempted and the CPU loading info may be out
1035                  * of date.  The latter is rare.  In either case restart
1036                  * the search.
1037                  */
1038                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1039                     steal->tdq_transferable == 0 ||
1040                     switchcnt != tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt) {
1041                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
1042                         goto restart;
1043                 }
1044                 /*
1045                  * Steal the thread and switch to it.
1046                  */
1047                 if (tdq_move(steal, tdq) != NULL)
1048                         break;
1049                 /*
1050                  * We failed to acquire a thread even though it looked
1051                  * like one was available.  This could be due to affinity
1052                  * restrictions or for other reasons.  Loop again after
1053                  * removing this CPU from the set.  The restart logic
1054                  * above does not restore this CPU to the set due to the
1055                  * likelyhood of failing here again.
1056                  */
1057                 CPU_CLR(cpu, &mask);
1058                 tdq_unlock_pair(tdq, steal);
1059         }
1060         TDQ_UNLOCK(steal);
1061         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
1062         thread_unlock(curthread);
1063         return (0);
1064 }
1065
1066 /*
1067  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
1068  */
1069 static void
1070 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
1071 {
1072         struct thread *ctd;
1073         int pri;
1074         int cpu;
1075
1076         if (tdq->tdq_owepreempt)
1077                 return;
1078         cpu = td_get_sched(td)->ts_cpu;
1079         pri = td->td_priority;
1080         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
1081         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
1082                 return;
1083
1084         /*
1085          * Make sure that our caller's earlier update to tdq_load is
1086          * globally visible before we read tdq_cpu_idle.  Idle thread
1087          * accesses both of them without locks, and the order is important.
1088          */
1089         atomic_thread_fence_seq_cst();
1090
1091         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
1092                 /*
1093                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
1094                  * falling back to IPI.
1095                  */
1096                 if (!tdq->tdq_cpu_idle || cpu_idle_wakeup(cpu))
1097                         return;
1098         }
1099
1100         /*
1101          * The run queues have been updated, so any switch on the remote CPU
1102          * will satisfy the preemption request.
1103          */
1104         tdq->tdq_owepreempt = 1;
1105         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
1110  * index.
1111  */
1112 static struct thread *
1113 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
1114 {
1115         struct rqbits *rqb;
1116         struct rqhead *rqh;
1117         struct thread *td, *first;
1118         int bit;
1119         int i;
1120
1121         rqb = &rq->rq_status;
1122         bit = start & (RQB_BPW -1);
1123         first = NULL;
1124 again:
1125         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1126                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1127                         continue;
1128                 if (bit == 0)
1129                         bit = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1130                 for (; bit < RQB_BPW; bit++) {
1131                         if ((rqb->rqb_bits[i] & (1ul << bit)) == 0)
1132                                 continue;
1133                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (i << RQB_L2BPW)];
1134                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1135                                 if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1136                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1137                                         return (td);
1138                                 first = td;
1139                         }
1140                 }
1141         }
1142         if (start != 0) {
1143                 start = 0;
1144                 goto again;
1145         }
1146
1147         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(first) &&
1148             THREAD_CAN_SCHED(first, cpu))
1149                 return (first);
1150         return (NULL);
1151 }
1152
1153 /*
1154  * Steals load from a standard linear queue.
1155  */
1156 static struct thread *
1157 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1158 {
1159         struct rqhead *rqh;
1160         struct rqbits *rqb;
1161         struct thread *td;
1162         int word;
1163         int bit;
1164
1165         rqb = &rq->rq_status;
1166         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1167                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1168                         continue;
1169                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1170                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1171                                 continue;
1172                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1173                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1174                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1175                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1176                                         return (td);
1177                 }
1178         }
1179         return (NULL);
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1184  */
1185 static struct thread *
1186 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1187 {
1188         struct thread *td;
1189
1190         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1191         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1192                 return (td);
1193         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1194             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1195                 return (td);
1196         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1197 }
1198
1199 /*
1200  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1201  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1202  */
1203 static inline struct tdq *
1204 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1205 {
1206
1207         struct tdq *tdq;
1208         struct mtx *mtx;
1209
1210         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1211         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1212         td_get_sched(td)->ts_cpu = cpu;
1213         /*
1214          * If the lock matches just return the queue.
1215          */
1216         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq)) {
1217                 KASSERT((flags & SRQ_HOLD) == 0,
1218                     ("sched_setcpu: Invalid lock for SRQ_HOLD"));
1219                 return (tdq);
1220         }
1221
1222         /*
1223          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1224          * prevent order reversals with other cpus locks.
1225          */
1226         spinlock_enter();
1227         mtx = thread_lock_block(td);
1228         if ((flags & SRQ_HOLD) == 0)
1229                 mtx_unlock_spin(mtx);
1230         TDQ_LOCK(tdq);
1231         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1232         spinlock_exit();
1233         return (tdq);
1234 }
1235
1236 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1237 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1238 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1239 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1240 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1241 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1242
1243 static int
1244 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1245 {
1246         struct cpu_group *cg, *ccg;
1247         struct td_sched *ts;
1248         struct tdq *tdq;
1249         cpuset_t mask;
1250         int cpu, pri, self, intr;
1251
1252         self = PCPU_GET(cpuid);
1253         ts = td_get_sched(td);
1254         KASSERT(!CPU_ABSENT(ts->ts_cpu), ("sched_pickcpu: Start scheduler on "
1255             "absent CPU %d for thread %s.", ts->ts_cpu, td->td_name));
1256         if (smp_started == 0)
1257                 return (self);
1258         /*
1259          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1260          */
1261         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1262                 return (ts->ts_cpu);
1263         /*
1264          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1265          * the interrupt.
1266          */
1267         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1268             curthread->td_intr_nesting_level) {
1269                 tdq = TDQ_SELF();
1270                 if (tdq->tdq_lowpri >= PRI_MIN_IDLE) {
1271                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1272                         return (self);
1273                 }
1274                 ts->ts_cpu = self;
1275                 intr = 1;
1276                 cg = tdq->tdq_cg;
1277                 goto llc;
1278         } else {
1279                 intr = 0;
1280                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1281                 cg = tdq->tdq_cg;
1282         }
1283         /*
1284          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1285          * expired and it is idle, run it there.
1286          */
1287         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu) &&
1288             tdq->tdq_lowpri >= PRI_MIN_IDLE &&
1289             SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2)) {
1290                 if (cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) {
1291                         /* Check all SMT threads for being idle. */
1292                         for (cpu = CPU_FFS(&cg->cg_mask) - 1; ; cpu++) {
1293                                 if (CPU_ISSET(cpu, &cg->cg_mask) &&
1294                                     TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE)
1295                                         break;
1296                                 if (cpu >= mp_maxid) {
1297                                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1298                                         return (ts->ts_cpu);
1299                                 }
1300                         }
1301                 } else {
1302                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1303                         return (ts->ts_cpu);
1304                 }
1305         }
1306 llc:
1307         /*
1308          * Search for the last level cache CPU group in the tree.
1309          * Skip SMT, identical groups and caches with expired affinity.
1310          * Interrupt threads affinity is explicit and never expires.
1311          */
1312         for (ccg = NULL; cg != NULL; cg = cg->cg_parent) {
1313                 if (cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD)
1314                         continue;
1315                 if (cg->cg_children == 1 || cg->cg_count == 1)
1316                         continue;
1317                 if (cg->cg_level == CG_SHARE_NONE ||
1318                     (!intr && !SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level)))
1319                         continue;
1320                 ccg = cg;
1321         }
1322         /* Found LLC shared by all CPUs, so do a global search. */
1323         if (ccg == cpu_top)
1324                 ccg = NULL;
1325         cpu = -1;
1326         mask = td->td_cpuset->cs_mask;
1327         pri = td->td_priority;
1328         /*
1329          * Try hard to keep interrupts within found LLC.  Search the LLC for
1330          * the least loaded CPU we can run now.  For NUMA systems it should
1331          * be within target domain, and it also reduces scheduling overhead.
1332          */
1333         if (ccg != NULL && intr) {
1334                 cpu = sched_lowest(ccg, mask, pri, INT_MAX, ts->ts_cpu);
1335                 if (cpu >= 0)
1336                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1337         } else
1338         /* Search the LLC for the least loaded idle CPU we can run now. */
1339         if (ccg != NULL) {
1340                 cpu = sched_lowest(ccg, mask, max(pri, PRI_MAX_TIMESHARE),
1341                     INT_MAX, ts->ts_cpu);
1342                 if (cpu >= 0)
1343                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1344         }
1345         /* Search globally for the least loaded CPU we can run now. */
1346         if (cpu < 0) {
1347                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, pri, INT_MAX, ts->ts_cpu);
1348                 if (cpu >= 0)
1349                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1350         }
1351         /* Search globally for the least loaded CPU. */
1352         if (cpu < 0) {
1353                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1, INT_MAX, ts->ts_cpu);
1354                 if (cpu >= 0)
1355                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1356         }
1357         KASSERT(cpu >= 0, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1358         KASSERT(!CPU_ABSENT(cpu), ("sched_pickcpu: Picked absent CPU %d.", cpu));
1359         /*
1360          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1361          */
1362         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1363         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_SELF()->tdq_lowpri > pri &&
1364             tdq->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE &&
1365             TDQ_SELF()->tdq_load <= tdq->tdq_load + 1) {
1366                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1367                 cpu = self;
1368         }
1369         if (cpu != ts->ts_cpu)
1370                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1371         return (cpu);
1372 }
1373 #endif
1374
1375 /*
1376  * Pick the highest priority task we have and return it.
1377  */
1378 static struct thread *
1379 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1380 {
1381         struct thread *td;
1382
1383         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1384         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1385         if (td != NULL)
1386                 return (td);
1387         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1388         if (td != NULL) {
1389                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_BATCH,
1390                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1391                     td->td_priority));
1392                 return (td);
1393         }
1394         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1395         if (td != NULL) {
1396                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1397                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1398                     td->td_priority));
1399                 return (td);
1400         }
1401
1402         return (NULL);
1403 }
1404
1405 /*
1406  * Initialize a thread queue.
1407  */
1408 static void
1409 tdq_setup(struct tdq *tdq, int id)
1410 {
1411
1412         if (bootverbose)
1413                 printf("ULE: setup cpu %d\n", id);
1414         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1415         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1416         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1417         tdq->tdq_id = id;
1418         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1419             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1420         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock", MTX_SPIN);
1421 #ifdef KTR
1422         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1423             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1424 #endif
1425 }
1426
1427 #ifdef SMP
1428 static void
1429 sched_setup_smp(void)
1430 {
1431         struct tdq *tdq;
1432         int i;
1433
1434         cpu_top = smp_topo();
1435         CPU_FOREACH(i) {
1436                 tdq = DPCPU_ID_PTR(i, tdq);
1437                 tdq_setup(tdq, i);
1438                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1439                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1440                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1441         }
1442         PCPU_SET(sched, DPCPU_PTR(tdq));
1443         balance_tdq = TDQ_SELF();
1444 }
1445 #endif
1446
1447 /*
1448  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1449  * information.
1450  */
1451 static void
1452 sched_setup(void *dummy)
1453 {
1454         struct tdq *tdq;
1455
1456 #ifdef SMP
1457         sched_setup_smp();
1458 #else
1459         tdq_setup(TDQ_SELF(), 0);
1460 #endif
1461         tdq = TDQ_SELF();
1462
1463         /* Add thread0's load since it's running. */
1464         TDQ_LOCK(tdq);
1465         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
1466         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1467         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1468         TDQ_UNLOCK(tdq);
1469 }
1470
1471 /*
1472  * This routine determines time constants after stathz and hz are setup.
1473  */
1474 /* ARGSUSED */
1475 static void
1476 sched_initticks(void *dummy)
1477 {
1478         int incr;
1479
1480         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1481         sched_slice = realstathz / SCHED_SLICE_DEFAULT_DIVISOR;
1482         sched_slice_min = sched_slice / SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR;
1483         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
1484             realstathz);
1485
1486         /*
1487          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1488          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1489          */
1490         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1491         /*
1492          * This does not work for values of stathz that are more than
1493          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1494          */
1495         if (incr == 0)
1496                 incr = 1;
1497         tickincr = incr;
1498 #ifdef SMP
1499         /*
1500          * Set the default balance interval now that we know
1501          * what realstathz is.
1502          */
1503         balance_interval = realstathz;
1504         balance_ticks = balance_interval;
1505         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1506 #endif
1507         if (sched_idlespinthresh < 0)
1508                 sched_idlespinthresh = 2 * max(10000, 6 * hz) / realstathz;
1509 }
1510
1511
1512 /*
1513  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1514  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1515  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1516  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1517  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1518  *
1519  * When a thread's sleep time is greater than its run time the
1520  * calculation is:
1521  *
1522  *                           scaling factor 
1523  * interactivity score =  ---------------------
1524  *                        sleep time / run time
1525  *
1526  *
1527  * When a thread's run time is greater than its sleep time the
1528  * calculation is:
1529  *
1530  *                           scaling factor 
1531  * interactivity score =  ---------------------    + scaling factor
1532  *                        run time / sleep time
1533  */
1534 static int
1535 sched_interact_score(struct thread *td)
1536 {
1537         struct td_sched *ts;
1538         int div;
1539
1540         ts = td_get_sched(td);
1541         /*
1542          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1543          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1544          * no chance.
1545          */
1546         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1547                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1548                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1549
1550         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1551                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1552                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1553                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1554         }
1555         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1556                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1557                 return (ts->ts_runtime / div);
1558         }
1559         /* runtime == slptime */
1560         if (ts->ts_runtime)
1561                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1562
1563         /*
1564          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1565          */
1566         return (0);
1567
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1572  * process.
1573  */
1574 static void
1575 sched_priority(struct thread *td)
1576 {
1577         int score;
1578         int pri;
1579
1580         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1581                 return;
1582         /*
1583          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1584          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1585          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1586          *
1587          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1588          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1589          * utilization and the rest is decided by nice value.
1590          *
1591          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1592          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1593          * considered interactive.
1594          */
1595         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1596         if (score < sched_interact) {
1597                 pri = PRI_MIN_INTERACT;
1598                 pri += ((PRI_MAX_INTERACT - PRI_MIN_INTERACT + 1) /
1599                     sched_interact) * score;
1600                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_INTERACT && pri <= PRI_MAX_INTERACT,
1601                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1602                     pri, score));
1603         } else {
1604                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1605                 if (td_get_sched(td)->ts_ticks)
1606                         pri += min(SCHED_PRI_TICKS(td_get_sched(td)),
1607                             SCHED_PRI_RANGE - 1);
1608                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1609                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_BATCH && pri <= PRI_MAX_BATCH,
1610                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, " 
1611                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1612                     pri, td->td_proc->p_nice, td_get_sched(td)->ts_ticks,
1613                     td_get_sched(td)->ts_ftick, td_get_sched(td)->ts_ltick,
1614                     SCHED_PRI_TICKS(td_get_sched(td))));
1615         }
1616         sched_user_prio(td, pri);
1617
1618         return;
1619 }
1620
1621 /*
1622  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1623  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1624  * function is ugly due to integer math.
1625  */
1626 static void
1627 sched_interact_update(struct thread *td)
1628 {
1629         struct td_sched *ts;
1630         u_int sum;
1631
1632         ts = td_get_sched(td);
1633         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1634         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1635                 return;
1636         /*
1637          * This only happens from two places:
1638          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1639          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1640          */
1641         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1642                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1643                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1644                         ts->ts_slptime = 1;
1645                 } else {
1646                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1647                         ts->ts_runtime = 1;
1648                 }
1649                 return;
1650         }
1651         /*
1652          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1653          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1654          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1655          */
1656         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1657                 ts->ts_runtime /= 2;
1658                 ts->ts_slptime /= 2;
1659                 return;
1660         }
1661         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1662         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1663 }
1664
1665 /*
1666  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1667  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1668  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1669  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1670  */
1671 static void
1672 sched_interact_fork(struct thread *td)
1673 {
1674         struct td_sched *ts;
1675         int ratio;
1676         int sum;
1677
1678         ts = td_get_sched(td);
1679         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1680         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1681                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1682                 ts->ts_runtime /= ratio;
1683                 ts->ts_slptime /= ratio;
1684         }
1685 }
1686
1687 /*
1688  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1689  */
1690 void
1691 schedinit(void)
1692 {
1693         struct td_sched *ts0;
1694
1695         /*
1696          * Set up the scheduler specific parts of thread0.
1697          */
1698         ts0 = td_get_sched(&thread0);
1699         ts0->ts_ltick = ticks;
1700         ts0->ts_ftick = ticks;
1701         ts0->ts_slice = 0;
1702         ts0->ts_cpu = curcpu;   /* set valid CPU number */
1703 }
1704
1705 /*
1706  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1707  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1708  * at most sched_slice stathz ticks.
1709  */
1710 int
1711 sched_rr_interval(void)
1712 {
1713
1714         /* Convert sched_slice from stathz to hz. */
1715         return (imax(1, (sched_slice * hz + realstathz / 2) / realstathz));
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1720  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1721  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1722  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1723  */
1724 static void
1725 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts, int run)
1726 {
1727         int t = ticks;
1728
1729         /*
1730          * The signed difference may be negative if the thread hasn't run for
1731          * over half of the ticks rollover period.
1732          */
1733         if ((u_int)(t - ts->ts_ltick) >= SCHED_TICK_TARG) {
1734                 ts->ts_ticks = 0;
1735                 ts->ts_ftick = t - SCHED_TICK_TARG;
1736         } else if (t - ts->ts_ftick >= SCHED_TICK_MAX) {
1737                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ts->ts_ltick - ts->ts_ftick)) *
1738                     (ts->ts_ltick - (t - SCHED_TICK_TARG));
1739                 ts->ts_ftick = t - SCHED_TICK_TARG;
1740         }
1741         if (run)
1742                 ts->ts_ticks += (t - ts->ts_ltick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1743         ts->ts_ltick = t;
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1748  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1749  * functions.
1750  */
1751 static void
1752 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1753 {
1754         struct td_sched *ts;
1755         struct tdq *tdq;
1756         int oldpri;
1757
1758         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1759             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1760             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1761         SDT_PROBE3(sched, , , change__pri, td, td->td_proc, prio);
1762         if (td != curthread && prio < td->td_priority) {
1763                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1764                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1765                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1766                 SDT_PROBE4(sched, , , lend__pri, td, td->td_proc, prio, 
1767                     curthread);
1768         } 
1769         ts = td_get_sched(td);
1770         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1771         if (td->td_priority == prio)
1772                 return;
1773         /*
1774          * If the priority has been elevated due to priority
1775          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1776          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1777          * cases.
1778          */
1779         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1780                 sched_rem(td);
1781                 td->td_priority = prio;
1782                 sched_add(td, SRQ_BORROWING | SRQ_HOLDTD);
1783                 return;
1784         }
1785         /*
1786          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1787          * information so other cpus are aware of our current priority.
1788          */
1789         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1790                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1791                 oldpri = td->td_priority;
1792                 td->td_priority = prio;
1793                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1794                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1795                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1796                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1797                 return;
1798         }
1799         td->td_priority = prio;
1800 }
1801
1802 /*
1803  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1804  * priority.
1805  */
1806 void
1807 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1808 {
1809
1810         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1811         sched_thread_priority(td, prio);
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1816  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1817  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1818  * requests.  If the thread's regular priority is less
1819  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1820  * of prio.
1821  */
1822 void
1823 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1824 {
1825         u_char base_pri;
1826
1827         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1828             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1829                 base_pri = td->td_user_pri;
1830         else
1831                 base_pri = td->td_base_pri;
1832         if (prio >= base_pri) {
1833                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1834                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1835         } else
1836                 sched_lend_prio(td, prio);
1837 }
1838
1839 /*
1840  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1841  */
1842 void
1843 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1844 {
1845         u_char oldprio;
1846
1847         /* First, update the base priority. */
1848         td->td_base_pri = prio;
1849
1850         /*
1851          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1852          * ever lower the priority.
1853          */
1854         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1855                 return;
1856
1857         /* Change the real priority. */
1858         oldprio = td->td_priority;
1859         sched_thread_priority(td, prio);
1860
1861         /*
1862          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1863          * its state.
1864          */
1865         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1866                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1867 }
1868
1869 /*
1870  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1871  */
1872 void
1873 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1874 {
1875
1876         td->td_base_user_pri = prio;
1877         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
1878                 return;
1879         td->td_user_pri = prio;
1880 }
1881
1882 void
1883 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1884 {
1885
1886         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1887         td->td_lend_user_pri = prio;
1888         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
1889         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
1890                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
1891         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
1892                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1893 }
1894
1895 /*
1896  * Like the above but first check if there is anything to do.
1897  */
1898 void
1899 sched_lend_user_prio_cond(struct thread *td, u_char prio)
1900 {
1901
1902         if (td->td_lend_user_pri != prio)
1903                 goto lend;
1904         if (td->td_user_pri != min(prio, td->td_base_user_pri))
1905                 goto lend;
1906         if (td->td_priority >= td->td_user_pri)
1907                 goto lend;
1908         return;
1909
1910 lend:
1911         thread_lock(td);
1912         sched_lend_user_prio(td, prio);
1913         thread_unlock(td);
1914 }
1915
1916 #ifdef SMP
1917 /*
1918  * This tdq is about to idle.  Try to steal a thread from another CPU before
1919  * choosing the idle thread.
1920  */
1921 static void
1922 tdq_trysteal(struct tdq *tdq)
1923 {
1924         struct cpu_group *cg;
1925         struct tdq *steal;
1926         cpuset_t mask;
1927         int cpu, i;
1928
1929         if (smp_started == 0 || trysteal_limit == 0 || tdq->tdq_cg == NULL)
1930                 return;
1931         CPU_FILL(&mask);
1932         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
1933         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
1934         spinlock_enter();
1935         TDQ_UNLOCK(tdq);
1936         for (i = 1, cg = tdq->tdq_cg; ; ) {
1937                 cpu = sched_highest(cg, mask, steal_thresh);
1938                 /*
1939                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
1940                  * steal one here.
1941                  */
1942                 if (tdq->tdq_load > 0) {
1943                         TDQ_LOCK(tdq);
1944                         break;
1945                 }
1946                 if (cpu == -1) {
1947                         i++;
1948                         cg = cg->cg_parent;
1949                         if (cg == NULL || i > trysteal_limit) {
1950                                 TDQ_LOCK(tdq);
1951                                 break;
1952                         }
1953                         continue;
1954                 }
1955                 steal = TDQ_CPU(cpu);
1956                 /*
1957                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1958                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
1959                  */
1960                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1961                     steal->tdq_transferable == 0)
1962                         continue;
1963                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
1964                 /*
1965                  * If we get to this point, unconditonally exit the loop
1966                  * to bound the time spent in the critcal section.
1967                  *
1968                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
1969                  * steal one here.
1970                  */
1971                 if (tdq->tdq_load > 0) {
1972                         TDQ_UNLOCK(steal);
1973                         break;
1974                 }
1975                 /*
1976                  * The data returned by sched_highest() is stale and
1977                  * the chosen CPU no longer has an eligible thread.
1978                  */
1979                 if (steal->tdq_load < steal_thresh ||
1980                     steal->tdq_transferable == 0) {
1981                         TDQ_UNLOCK(steal);
1982                         break;
1983                 }
1984                 /*
1985                  * If we fail to acquire one due to affinity restrictions,
1986                  * bail out and let the idle thread to a more complete search
1987                  * outside of a critical section.
1988                  */
1989                 if (tdq_move(steal, tdq) == NULL) {
1990                         TDQ_UNLOCK(steal);
1991                         break;
1992                 }
1993                 TDQ_UNLOCK(steal);
1994                 break;
1995         }
1996         spinlock_exit();
1997 }
1998 #endif
1999
2000 /*
2001  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
2002  * cpu binding.
2003  */
2004 static struct mtx *
2005 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2006 {
2007         struct tdq *tdn;
2008         struct mtx *mtx;
2009
2010         KASSERT(!CPU_ABSENT(td_get_sched(td)->ts_cpu), ("sched_switch_migrate: "
2011             "thread %s queued on absent CPU %d.", td->td_name,
2012             td_get_sched(td)->ts_cpu));
2013         tdn = TDQ_CPU(td_get_sched(td)->ts_cpu);
2014 #ifdef SMP
2015         tdq_load_rem(tdq, td);
2016         /*
2017          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
2018          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
2019          * not holding either run-queue lock.
2020          */
2021         spinlock_enter();
2022         mtx = thread_lock_block(td);
2023         mtx_unlock_spin(mtx);
2024
2025         /*
2026          * Acquire both run-queue locks before placing the thread on the new
2027          * run-queue to avoid deadlocks created by placing a thread with a
2028          * blocked lock on the run-queue of a remote processor.  The deadlock
2029          * occurs when a third processor attempts to lock the two queues in
2030          * question while the target processor is spinning with its own
2031          * run-queue lock held while waiting for the blocked lock to clear.
2032          */
2033         tdq_lock_pair(tdn, tdq);
2034         tdq_add(tdn, td, flags);
2035         tdq_notify(tdn, td);
2036         TDQ_UNLOCK(tdn);
2037         spinlock_exit();
2038 #endif
2039         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
2040 }
2041
2042 /*
2043  * thread_lock_unblock() that does not assume td_lock is blocked.
2044  */
2045 static inline void
2046 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
2047 {
2048         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
2049             (uintptr_t)mtx);
2050 }
2051
2052 /*
2053  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
2054  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
2055  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
2056  * be assigned elsewhere via binding.
2057  */
2058 void
2059 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
2060 {
2061         struct tdq *tdq;
2062         struct td_sched *ts;
2063         struct mtx *mtx;
2064         int srqflag;
2065         int cpuid, preempted;
2066
2067         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2068         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
2069
2070         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2071         tdq = TDQ_SELF();
2072         ts = td_get_sched(td);
2073         mtx = td->td_lock;
2074         sched_pctcpu_update(ts, 1);
2075         ts->ts_rltick = ticks;
2076         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
2077         td->td_oncpu = NOCPU;
2078         preempted = (td->td_flags & TDF_SLICEEND) == 0 &&
2079             (flags & SW_PREEMPT) != 0;
2080         td->td_flags &= ~(TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND);
2081         td->td_owepreempt = 0;
2082         tdq->tdq_owepreempt = 0;
2083         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td))
2084                 tdq->tdq_switchcnt++;
2085
2086         /*
2087          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
2088          * to CAN_RUN as well.
2089          */
2090         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
2091                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2092                 TD_SET_CAN_RUN(td);
2093         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
2094                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2095                 srqflag = preempted ?
2096                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
2097                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
2098 #ifdef SMP
2099                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && !THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2100                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
2101 #endif
2102                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
2103                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
2104                 else {
2105                         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
2106                             (ts->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
2107                             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
2108                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
2109                 }
2110         } else {
2111                 /* This thread must be going to sleep. */
2112                 mtx = thread_lock_block(td);
2113                 if (mtx != TDQ_LOCKPTR(tdq)) {
2114                         spinlock_enter();
2115                         mtx_unlock_spin(mtx);
2116                         TDQ_LOCK(tdq);
2117                         spinlock_exit();
2118                 }
2119                 tdq_load_rem(tdq, td);
2120 #ifdef SMP
2121                 if (tdq->tdq_load == 0)
2122                         tdq_trysteal(tdq);
2123 #endif
2124         }
2125
2126 #if (KTR_COMPILE & KTR_SCHED) != 0
2127         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2128                 KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "idle",
2129                     "prio:%d", td->td_priority);
2130         else
2131                 KTR_STATE3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), KTDSTATE(td),
2132                     "prio:%d", td->td_priority, "wmesg:\"%s\"", td->td_wmesg,
2133                     "lockname:\"%s\"", td->td_lockname);
2134 #endif
2135
2136         /*
2137          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
2138          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
2139          * thread-queue locked.
2140          */
2141         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2142         newtd = choosethread();
2143         /*
2144          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
2145          */
2146         if (td != newtd) {
2147 #ifdef  HWPMC_HOOKS
2148                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
2149                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
2150 #endif
2151                 SDT_PROBE2(sched, , , off__cpu, newtd, newtd->td_proc);
2152                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2153                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2154                 sched_pctcpu_update(td_get_sched(newtd), 0);
2155
2156 #ifdef KDTRACE_HOOKS
2157                 /*
2158                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
2159                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
2160                  * function to call.
2161                  */
2162                 if (dtrace_vtime_active)
2163                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
2164 #endif
2165
2166                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
2167                 /*
2168                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
2169                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
2170                  * run queue lock.
2171                  */
2172                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2173                 tdq = TDQ_SELF();
2174                 lock_profile_obtain_lock_success(
2175                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2176
2177                 SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
2178 #ifdef  HWPMC_HOOKS
2179                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
2180                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
2181 #endif
2182         } else {
2183                 thread_unblock_switch(td, mtx);
2184                 SDT_PROBE0(sched, , , remain__cpu);
2185         }
2186
2187         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
2188             "prio:%d", td->td_priority);
2189
2190         /*
2191          * Assert that all went well and return.
2192          */
2193         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2194         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2195         td->td_oncpu = cpuid;
2196 }
2197
2198 /*
2199  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
2200  */
2201 void
2202 sched_nice(struct proc *p, int nice)
2203 {
2204         struct thread *td;
2205
2206         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2207
2208         p->p_nice = nice;
2209         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
2210                 thread_lock(td);
2211                 sched_priority(td);
2212                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
2213                 thread_unlock(td);
2214         }
2215 }
2216
2217 /*
2218  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
2219  */
2220 void
2221 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
2222 {
2223
2224         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2225
2226         td->td_slptick = ticks;
2227         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
2228                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
2229         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
2230                 return;
2231         if (static_boost == 1 && prio)
2232                 sched_prio(td, prio);
2233         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
2234                 sched_prio(td, static_boost);
2235 }
2236
2237 /*
2238  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
2239  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
2240  *
2241  * Requires the thread lock on entry, drops on exit.
2242  */
2243 void
2244 sched_wakeup(struct thread *td, int srqflags)
2245 {
2246         struct td_sched *ts;
2247         int slptick;
2248
2249         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2250         ts = td_get_sched(td);
2251         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
2252
2253         /*
2254          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
2255          * priority.
2256          */
2257         slptick = td->td_slptick;
2258         td->td_slptick = 0;
2259         if (slptick && slptick != ticks) {
2260                 ts->ts_slptime += (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
2261                 sched_interact_update(td);
2262                 sched_pctcpu_update(ts, 0);
2263         }
2264         /*
2265          * Reset the slice value since we slept and advanced the round-robin.
2266          */
2267         ts->ts_slice = 0;
2268         sched_add(td, SRQ_BORING | srqflags);
2269 }
2270
2271 /*
2272  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
2273  * priority.
2274  */
2275 void
2276 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
2277 {
2278         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2279         sched_pctcpu_update(td_get_sched(td), 1);
2280         sched_fork_thread(td, child);
2281         /*
2282          * Penalize the parent and child for forking.
2283          */
2284         sched_interact_fork(child);
2285         sched_priority(child);
2286         td_get_sched(td)->ts_runtime += tickincr;
2287         sched_interact_update(td);
2288         sched_priority(td);
2289 }
2290
2291 /*
2292  * Fork a new thread, may be within the same process.
2293  */
2294 void
2295 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2296 {
2297         struct td_sched *ts;
2298         struct td_sched *ts2;
2299         struct tdq *tdq;
2300
2301         tdq = TDQ_SELF();
2302         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2303         /*
2304          * Initialize child.
2305          */
2306         ts = td_get_sched(td);
2307         ts2 = td_get_sched(child);
2308         child->td_oncpu = NOCPU;
2309         child->td_lastcpu = NOCPU;
2310         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2311         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
2312         child->td_domain.dr_policy = td->td_cpuset->cs_domain;
2313         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
2314         ts2->ts_flags = 0;
2315         /*
2316          * Grab our parents cpu estimation information.
2317          */
2318         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
2319         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
2320         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
2321         /*
2322          * Do not inherit any borrowed priority from the parent.
2323          */
2324         child->td_priority = child->td_base_pri;
2325         /*
2326          * And update interactivity score.
2327          */
2328         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
2329         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
2330         /* Attempt to quickly learn interactivity. */
2331         ts2->ts_slice = tdq_slice(tdq) - sched_slice_min;
2332 #ifdef KTR
2333         bzero(ts2->ts_name, sizeof(ts2->ts_name));
2334 #endif
2335 }
2336
2337 /*
2338  * Adjust the priority class of a thread.
2339  */
2340 void
2341 sched_class(struct thread *td, int class)
2342 {
2343
2344         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2345         if (td->td_pri_class == class)
2346                 return;
2347         td->td_pri_class = class;
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2352  */
2353 void
2354 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2355 {
2356         struct thread *td;
2357
2358         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "proc exit",
2359             "prio:%d", child->td_priority);
2360         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2361         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2362         sched_exit_thread(td, child);
2363 }
2364
2365 /*
2366  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2367  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2368  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2369  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2370  */
2371 void
2372 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2373 {
2374
2375         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "thread exit",
2376             "prio:%d", child->td_priority);
2377         /*
2378          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2379          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2380          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2381          */
2382         thread_lock(td);
2383         td_get_sched(td)->ts_runtime += td_get_sched(child)->ts_runtime;
2384         sched_interact_update(td);
2385         sched_priority(td);
2386         thread_unlock(td);
2387 }
2388
2389 void
2390 sched_preempt(struct thread *td)
2391 {
2392         struct tdq *tdq;
2393
2394         SDT_PROBE2(sched, , , surrender, td, td->td_proc);
2395
2396         thread_lock(td);
2397         tdq = TDQ_SELF();
2398         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2399         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2400                 int flags;
2401
2402                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2403                 if (td->td_critnest > 1)
2404                         td->td_owepreempt = 1;
2405                 else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2406                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
2407                 else
2408                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
2409         } else {
2410                 tdq->tdq_owepreempt = 0;
2411         }
2412         thread_unlock(td);
2413 }
2414
2415 /*
2416  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2417  * to static priorities in msleep() or similar.
2418  */
2419 void
2420 sched_userret_slowpath(struct thread *td)
2421 {
2422
2423         thread_lock(td);
2424         td->td_priority = td->td_user_pri;
2425         td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2426         tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2427         thread_unlock(td);
2428 }
2429
2430 /*
2431  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2432  * threads.
2433  */
2434 void
2435 sched_clock(struct thread *td, int cnt)
2436 {
2437         struct tdq *tdq;
2438         struct td_sched *ts;
2439
2440         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2441         tdq = TDQ_SELF();
2442 #ifdef SMP
2443         /*
2444          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2445          */
2446         if (balance_tdq == tdq && smp_started != 0 && rebalance != 0 &&
2447             balance_ticks != 0) {
2448                 balance_ticks -= cnt;
2449                 if (balance_ticks <= 0)
2450                         sched_balance();
2451         }
2452 #endif
2453         /*
2454          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2455          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2456          * If there is some activity seed it to reflect that.
2457          */
2458         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2459         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2460         /*
2461          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2462          * threads get a chance to run.
2463          */
2464         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2465                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2466                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2467                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2468         }
2469         ts = td_get_sched(td);
2470         sched_pctcpu_update(ts, 1);
2471         if ((td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT) || TD_IS_IDLETHREAD(td))
2472                 return;
2473
2474         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE) {
2475                 /*
2476                  * We used a tick; charge it to the thread so
2477                  * that we can compute our interactivity.
2478                  */
2479                 td_get_sched(td)->ts_runtime += tickincr * cnt;
2480                 sched_interact_update(td);
2481                 sched_priority(td);
2482         }
2483
2484         /*
2485          * Force a context switch if the current thread has used up a full
2486          * time slice (default is 100ms).
2487          */
2488         ts->ts_slice += cnt;
2489         if (ts->ts_slice >= tdq_slice(tdq)) {
2490                 ts->ts_slice = 0;
2491                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND;
2492         }
2493 }
2494
2495 u_int
2496 sched_estcpu(struct thread *td __unused)
2497 {
2498
2499         return (0);
2500 }
2501
2502 /*
2503  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2504  * cooperative idle threads.
2505  */
2506 int
2507 sched_runnable(void)
2508 {
2509         struct tdq *tdq;
2510         int load;
2511
2512         load = 1;
2513
2514         tdq = TDQ_SELF();
2515         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2516                 if (tdq->tdq_load > 0)
2517                         goto out;
2518         } else
2519                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2520                         goto out;
2521         load = 0;
2522 out:
2523         return (load);
2524 }
2525
2526 /*
2527  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2528  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2529  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2530  */
2531 struct thread *
2532 sched_choose(void)
2533 {
2534         struct thread *td;
2535         struct tdq *tdq;
2536
2537         tdq = TDQ_SELF();
2538         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2539         td = tdq_choose(tdq);
2540         if (td) {
2541                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2542                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2543                 return (td);
2544         }
2545         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2546         return (PCPU_GET(idlethread));
2547 }
2548
2549 /*
2550  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2551  * we always request it once we exit a critical section.
2552  */
2553 static inline void
2554 sched_setpreempt(struct thread *td)
2555 {
2556         struct thread *ctd;
2557         int cpri;
2558         int pri;
2559
2560         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2561
2562         ctd = curthread;
2563         pri = td->td_priority;
2564         cpri = ctd->td_priority;
2565         if (pri < cpri)
2566                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2567         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2568                 return;
2569         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2570                 return;
2571         ctd->td_owepreempt = 1;
2572 }
2573
2574 /*
2575  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2576  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2577  * predetermined.
2578  */
2579 void
2580 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2581 {
2582
2583         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2584         THREAD_LOCK_BLOCKED_ASSERT(td, MA_OWNED);
2585         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2586             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2587         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2588             ("sched_add: bad thread state"));
2589         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2590             ("sched_add: thread swapped out"));
2591
2592         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2593                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2594         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2595         tdq_load_add(tdq, td);
2596 }
2597
2598 /*
2599  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2600  * preemption or IPI a remote processor if required.
2601  *
2602  * Requires the thread lock on entry, drops on exit.
2603  */
2604 void
2605 sched_add(struct thread *td, int flags)
2606 {
2607         struct tdq *tdq;
2608 #ifdef SMP
2609         int cpu;
2610 #endif
2611
2612         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
2613             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
2614             sched_tdname(curthread));
2615         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
2616             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
2617         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
2618             flags & SRQ_PREEMPTED);
2619         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2620         /*
2621          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2622          * run-queue.
2623          */
2624         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2625                 sched_priority(td);
2626 #ifdef SMP
2627         /*
2628          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2629          * target cpu.
2630          */
2631         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2632         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2633         tdq_add(tdq, td, flags);
2634         if (cpu != PCPU_GET(cpuid))
2635                 tdq_notify(tdq, td);
2636         else if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2637                 sched_setpreempt(td);
2638 #else
2639         tdq = TDQ_SELF();
2640         TDQ_LOCK(tdq);
2641         /*
2642          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2643          * to the scheduler's lock.
2644          */
2645         if ((flags & SRQ_HOLD) != 0)
2646                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2647         else
2648                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2649         tdq_add(tdq, td, flags);
2650         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2651                 sched_setpreempt(td);
2652 #endif
2653         if (!(flags & SRQ_HOLDTD))
2654                 thread_unlock(td);
2655 }
2656
2657 /*
2658  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2659  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2660  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2661  */
2662 void
2663 sched_rem(struct thread *td)
2664 {
2665         struct tdq *tdq;
2666
2667         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
2668             "prio:%d", td->td_priority);
2669         SDT_PROBE3(sched, , , dequeue, td, td->td_proc, NULL);
2670         tdq = TDQ_CPU(td_get_sched(td)->ts_cpu);
2671         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2672         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2673         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2674             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2675         tdq_runq_rem(tdq, td);
2676         tdq_load_rem(tdq, td);
2677         TD_SET_CAN_RUN(td);
2678         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2679                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2680 }
2681
2682 /*
2683  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2684  */
2685 fixpt_t
2686 sched_pctcpu(struct thread *td)
2687 {
2688         fixpt_t pctcpu;
2689         struct td_sched *ts;
2690
2691         pctcpu = 0;
2692         ts = td_get_sched(td);
2693
2694         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2695         sched_pctcpu_update(ts, TD_IS_RUNNING(td));
2696         if (ts->ts_ticks) {
2697                 int rtick;
2698
2699                 /* How many rtick per second ? */
2700                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2701                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2702         }
2703
2704         return (pctcpu);
2705 }
2706
2707 /*
2708  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2709  * cpumask.
2710  */
2711 void
2712 sched_affinity(struct thread *td)
2713 {
2714 #ifdef SMP
2715         struct td_sched *ts;
2716
2717         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2718         ts = td_get_sched(td);
2719         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2720                 return;
2721         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2722                 sched_rem(td);
2723                 sched_add(td, SRQ_BORING);
2724                 return;
2725         }
2726         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2727                 return;
2728         /*
2729          * Force a switch before returning to userspace.  If the
2730          * target thread is not running locally send an ipi to force
2731          * the issue.
2732          */
2733         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2734         if (td != curthread)
2735                 ipi_cpu(ts->ts_cpu, IPI_PREEMPT);
2736 #endif
2737 }
2738
2739 /*
2740  * Bind a thread to a target cpu.
2741  */
2742 void
2743 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2744 {
2745         struct td_sched *ts;
2746
2747         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2748         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
2749         ts = td_get_sched(td);
2750         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2751                 sched_unbind(td);
2752         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td), ("%p must be migratable", td));
2753         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2754         sched_pin();
2755         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2756                 return;
2757         ts->ts_cpu = cpu;
2758         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2759         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2760 }
2761
2762 /*
2763  * Release a bound thread.
2764  */
2765 void
2766 sched_unbind(struct thread *td)
2767 {
2768         struct td_sched *ts;
2769
2770         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2771         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
2772         ts = td_get_sched(td);
2773         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2774                 return;
2775         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2776         sched_unpin();
2777 }
2778
2779 int
2780 sched_is_bound(struct thread *td)
2781 {
2782         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2783         return (td_get_sched(td)->ts_flags & TSF_BOUND);
2784 }
2785
2786 /*
2787  * Basic yield call.
2788  */
2789 void
2790 sched_relinquish(struct thread *td)
2791 {
2792         thread_lock(td);
2793         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
2794         thread_unlock(td);
2795 }
2796
2797 /*
2798  * Return the total system load.
2799  */
2800 int
2801 sched_load(void)
2802 {
2803 #ifdef SMP
2804         int total;
2805         int i;
2806
2807         total = 0;
2808         CPU_FOREACH(i)
2809                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2810         return (total);
2811 #else
2812         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2813 #endif
2814 }
2815
2816 int
2817 sched_sizeof_proc(void)
2818 {
2819         return (sizeof(struct proc));
2820 }
2821
2822 int
2823 sched_sizeof_thread(void)
2824 {
2825         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2826 }
2827
2828 #ifdef SMP
2829 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)                                               \
2830     ((tdq)->tdq_cg != NULL && ((tdq)->tdq_cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
2831 #else
2832 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)       1
2833 #endif
2834
2835 /*
2836  * The actual idle process.
2837  */
2838 void
2839 sched_idletd(void *dummy)
2840 {
2841         struct thread *td;
2842         struct tdq *tdq;
2843         int oldswitchcnt, switchcnt;
2844         int i;
2845
2846         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2847         td = curthread;
2848         tdq = TDQ_SELF();
2849         THREAD_NO_SLEEPING();
2850         oldswitchcnt = -1;
2851         for (;;) {
2852                 if (tdq->tdq_load) {
2853                         thread_lock(td);
2854                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2855                         thread_unlock(td);
2856                 }
2857                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2858 #ifdef SMP
2859                 if (always_steal || switchcnt != oldswitchcnt) {
2860                         oldswitchcnt = switchcnt;
2861                         if (tdq_idled(tdq) == 0)
2862                                 continue;
2863                 }
2864                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2865 #else
2866                 oldswitchcnt = switchcnt;
2867 #endif
2868                 /*
2869                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2870                  * for load rather than entering a low power state that 
2871                  * may require an IPI.  However, don't do any busy
2872                  * loops while on SMT machines as this simply steals
2873                  * cycles from cores doing useful work.
2874                  */
2875                 if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2876                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2877                                 if (tdq->tdq_load)
2878                                         break;
2879                                 cpu_spinwait();
2880                         }
2881                 }
2882
2883                 /* If there was context switch during spin, restart it. */
2884                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2885                 if (tdq->tdq_load != 0 || switchcnt != oldswitchcnt)
2886                         continue;
2887
2888                 /* Run main MD idle handler. */
2889                 tdq->tdq_cpu_idle = 1;
2890                 /*
2891                  * Make sure that tdq_cpu_idle update is globally visible
2892                  * before cpu_idle() read tdq_load.  The order is important
2893                  * to avoid race with tdq_notify.
2894                  */
2895                 atomic_thread_fence_seq_cst();
2896                 /*
2897                  * Checking for again after the fence picks up assigned
2898                  * threads often enough to make it worthwhile to do so in
2899                  * order to avoid calling cpu_idle().
2900                  */
2901                 if (tdq->tdq_load != 0) {
2902                         tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2903                         continue;
2904                 }
2905                 cpu_idle(switchcnt * 4 > sched_idlespinthresh);
2906                 tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2907
2908                 /*
2909                  * Account thread-less hardware interrupts and
2910                  * other wakeup reasons equal to context switches.
2911                  */
2912                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2913                 if (switchcnt != oldswitchcnt)
2914                         continue;
2915                 tdq->tdq_switchcnt++;
2916                 oldswitchcnt++;
2917         }
2918 }
2919
2920 /*
2921  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2922  */
2923 void
2924 sched_throw(struct thread *td)
2925 {
2926         struct thread *newtd;
2927         struct tdq *tdq;
2928
2929         if (td == NULL) {
2930 #ifdef SMP
2931                 PCPU_SET(sched, DPCPU_PTR(tdq));
2932 #endif
2933                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2934                 tdq = TDQ_SELF();
2935                 TDQ_LOCK(tdq);
2936                 spinlock_exit();
2937                 PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2938                 PCPU_SET(switchticks, ticks);
2939                 PCPU_GET(idlethread)->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2940         } else {
2941                 THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2942                 tdq = TDQ_SELF();
2943                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2944                 tdq_load_rem(tdq, td);
2945                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2946                 td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
2947                 td->td_oncpu = NOCPU;
2948         }
2949         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2950         newtd = choosethread();
2951         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2952         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2953 }
2954
2955 /*
2956  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2957  * let fork do the rest of the work.
2958  */
2959 void
2960 sched_fork_exit(struct thread *td)
2961 {
2962         struct tdq *tdq;
2963         int cpuid;
2964
2965         /*
2966          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2967          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2968          */
2969         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2970         tdq = TDQ_SELF();
2971         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2972         td->td_oncpu = cpuid;
2973         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2974         lock_profile_obtain_lock_success(
2975             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2976
2977         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "running",
2978             "prio:%d", td->td_priority);
2979         SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
2980 }
2981
2982 /*
2983  * Create on first use to catch odd startup conditons.
2984  */
2985 char *
2986 sched_tdname(struct thread *td)
2987 {
2988 #ifdef KTR
2989         struct td_sched *ts;
2990
2991         ts = td_get_sched(td);
2992         if (ts->ts_name[0] == '\0')
2993                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
2994                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
2995         return (ts->ts_name);
2996 #else
2997         return (td->td_name);
2998 #endif
2999 }
3000
3001 #ifdef KTR
3002 void
3003 sched_clear_tdname(struct thread *td)
3004 {
3005         struct td_sched *ts;
3006
3007         ts = td_get_sched(td);
3008         ts->ts_name[0] = '\0';
3009 }
3010 #endif
3011
3012 #ifdef SMP
3013
3014 /*
3015  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
3016  * the topology tree.
3017  */
3018 static int
3019 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
3020     int indent)
3021 {
3022         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
3023         int i, first;
3024
3025         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
3026             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
3027         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"%s\">", indent, "",
3028             cg->cg_count, cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &cg->cg_mask));
3029         first = TRUE;
3030         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
3031                 if (CPU_ISSET(i, &cg->cg_mask)) {
3032                         if (!first)
3033                                 sbuf_printf(sb, ", ");
3034                         else
3035                                 first = FALSE;
3036                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
3037                 }
3038         }
3039         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
3040
3041         if (cg->cg_flags != 0) {
3042                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
3043                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
3044                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
3045                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
3046                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
3047                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
3048                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
3049                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
3050         }
3051
3052         if (cg->cg_children > 0) {
3053                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
3054                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
3055                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
3056                             &cg->cg_child[i], indent+2);
3057                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
3058         }
3059         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
3060         return (0);
3061 }
3062
3063 /*
3064  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
3065  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
3066  */
3067 static int
3068 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3069 {
3070         struct sbuf *topo;
3071         int err;
3072
3073         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
3074
3075         topo = sbuf_new_for_sysctl(NULL, NULL, 512, req);
3076         if (topo == NULL)
3077                 return (ENOMEM);
3078
3079         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
3080         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
3081         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
3082
3083         if (err == 0) {
3084                 err = sbuf_finish(topo);
3085         }
3086         sbuf_delete(topo);
3087         return (err);
3088 }
3089
3090 #endif
3091
3092 static int
3093 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3094 {
3095         int error, new_val, period;
3096
3097         period = 1000000 / realstathz;
3098         new_val = period * sched_slice;
3099         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
3100         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
3101                 return (error);
3102         if (new_val <= 0)
3103                 return (EINVAL);
3104         sched_slice = imax(1, (new_val + period / 2) / period);
3105         sched_slice_min = sched_slice / SCHED_SLICE_MIN_DIVISOR;
3106         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
3107             realstathz);
3108         return (0);
3109 }
3110
3111 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
3112 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
3113     "Scheduler name");
3114 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
3115     NULL, 0, sysctl_kern_quantum, "I",
3116     "Quantum for timeshare threads in microseconds");
3117 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
3118     "Quantum for timeshare threads in stathz ticks");
3119 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
3120     "Interactivity score threshold");
3121 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW,
3122     &preempt_thresh, 0,
3123     "Maximal (lowest) priority for preemption");
3124 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost, 0,
3125     "Assign static kernel priorities to sleeping threads");
3126 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins, 0,
3127     "Number of times idle thread will spin waiting for new work");
3128 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW,
3129     &sched_idlespinthresh, 0,
3130     "Threshold before we will permit idle thread spinning");
3131 #ifdef SMP
3132 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
3133     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
3134 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
3135     "Enables the long-term load balancer");
3136 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
3137     &balance_interval, 0,
3138     "Average period in stathz ticks to run the long-term balancer");
3139 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
3140     "Attempts to steal work from other cores before idling");
3141 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
3142     "Minimum load on remote CPU before we'll steal");
3143 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, trysteal_limit, CTLFLAG_RW, &trysteal_limit,
3144     0, "Topological distance limit for stealing threads in sched_switch()");
3145 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, always_steal, CTLFLAG_RW, &always_steal, 0,
3146     "Always run the stealer from the idle thread");
3147 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
3148     CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A",
3149     "XML dump of detected CPU topology");
3150 #endif
3151
3152 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
3153 static int ccpu = 0;
3154 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");