]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
MFC 228960:
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / kern / sched_ule.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
10  *    disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 /*
28  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
29  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
30  * performance under load even on uni-processor systems.
31  *
32  * etymology:
33  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
34  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
35  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
36  */
37
38 #include <sys/cdefs.h>
39 __FBSDID("$FreeBSD$");
40
41 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
42 #include "opt_kdtrace.h"
43 #include "opt_sched.h"
44
45 #include <sys/param.h>
46 #include <sys/systm.h>
47 #include <sys/kdb.h>
48 #include <sys/kernel.h>
49 #include <sys/ktr.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/mutex.h>
52 #include <sys/proc.h>
53 #include <sys/resource.h>
54 #include <sys/resourcevar.h>
55 #include <sys/sched.h>
56 #include <sys/smp.h>
57 #include <sys/sx.h>
58 #include <sys/sysctl.h>
59 #include <sys/sysproto.h>
60 #include <sys/turnstile.h>
61 #include <sys/umtx.h>
62 #include <sys/vmmeter.h>
63 #include <sys/cpuset.h>
64 #include <sys/sbuf.h>
65
66 #ifdef HWPMC_HOOKS
67 #include <sys/pmckern.h>
68 #endif
69
70 #ifdef KDTRACE_HOOKS
71 #include <sys/dtrace_bsd.h>
72 int                             dtrace_vtime_active;
73 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
74 #endif
75
76 #include <machine/cpu.h>
77 #include <machine/smp.h>
78
79 #if defined(__sparc64__)
80 #error "This architecture is not currently compatible with ULE"
81 #endif
82
83 #define KTR_ULE 0
84
85 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
86 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
87 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (sizeof("CPU ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)) - 1 + sizeof(" load"))
88
89 /*
90  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
91  * by the thread lock.
92  */
93 struct td_sched {       
94         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
95         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
96         u_char          ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
97         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
98         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
99         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
100         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
101         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
102         int             ts_incrtick;    /* Last tick that we incremented on */
103         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
104         int             ts_ticks;       /* Tick count */
105 #ifdef KTR
106         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
107 #endif
108 };
109 /* flags kept in ts_flags */
110 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
111 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
112
113 static struct td_sched td_sched0;
114
115 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
116 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
117     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
118
119 /*
120  * Priority ranges used for interactive and non-interactive timeshare
121  * threads.  The timeshare priorities are split up into four ranges.
122  * The first range handles interactive threads.  The last three ranges
123  * (NHALF, x, and NHALF) handle non-interactive threads with the outer
124  * ranges supporting nice values.
125  */
126 #define PRI_TIMESHARE_RANGE     (PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE + 1)
127 #define PRI_INTERACT_RANGE      ((PRI_TIMESHARE_RANGE - SCHED_PRI_NRESV) / 2)
128
129 #define PRI_MIN_INTERACT        PRI_MIN_TIMESHARE
130 #define PRI_MAX_INTERACT        (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE - 1)
131 #define PRI_MIN_BATCH           (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE)
132 #define PRI_MAX_BATCH           PRI_MAX_TIMESHARE
133
134 /*
135  * Cpu percentage computation macros and defines.
136  *
137  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
138  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
139  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
140  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
141  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
142  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
143  */
144 #define SCHED_TICK_SECS         10
145 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
146 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
147 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
148 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
149 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
150
151 /*
152  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
153  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
154  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
155  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
156  * or positive nice respectively.
157  *
158  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
159  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
160  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
161  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
162  */
163 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
164 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
165 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_BATCH + SCHED_PRI_NHALF)
166 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_BATCH - SCHED_PRI_NHALF)
167 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN + 1)
168 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
169     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
170     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
171 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
172
173 /*
174  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
175  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
176  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
177  * models the intent of the thread.
178  *
179  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
180  *              before throttling back.
181  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
182  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
183  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
184  */
185 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
186 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
187 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
188 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
189 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
190
191 /*
192  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
193  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
194  *                      due to rounding would be unacceptably high.
195  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
196  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
197  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
198  */
199 static int sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
200 static int realstathz;
201 static int tickincr;
202 static int sched_slice = 1;
203 #ifdef PREEMPTION
204 #ifdef FULL_PREEMPTION
205 static int preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
206 #else
207 static int preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
208 #endif
209 #else 
210 static int preempt_thresh = 0;
211 #endif
212 static int static_boost = PRI_MIN_BATCH;
213 static int sched_idlespins = 10000;
214 static int sched_idlespinthresh = 16;
215
216 /*
217  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
218  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
219  * locking in sched_pickcpu();
220  */
221 struct tdq {
222         /* Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch(). */
223         struct mtx      tdq_lock;               /* run queue lock. */
224         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
225         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
226         volatile int    tdq_cpu_idle;           /* cpu_idle() is active. */
227         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
228         int             tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
229         short           tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
230         short           tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
231         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
232         u_char          tdq_ipipending;         /* IPI pending. */
233         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
234         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
235         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
236         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
237         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
238         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
239 #ifdef KTR
240         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
241 #endif
242 } __aligned(64);
243
244 /* Idle thread states and config. */
245 #define TDQ_RUNNING     1
246 #define TDQ_IDLE        2
247
248 #ifdef SMP
249 struct cpu_group *cpu_top;              /* CPU topology */
250
251 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
252 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
253
254 /*
255  * Run-time tunables.
256  */
257 static int rebalance = 1;
258 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
259 static int affinity;
260 static int steal_htt = 1;
261 static int steal_idle = 1;
262 static int steal_thresh = 2;
263
264 /*
265  * One thread queue per processor.
266  */
267 static struct tdq       tdq_cpu[MAXCPU];
268 static struct tdq       *balance_tdq;
269 static int balance_ticks;
270
271 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu[PCPU_GET(cpuid)])
272 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu[(x)])
273 #define TDQ_ID(x)       ((int)((x) - tdq_cpu))
274 #else   /* !SMP */
275 static struct tdq       tdq_cpu;
276
277 #define TDQ_ID(x)       (0)
278 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
279 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
280 #endif
281
282 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
283 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
284 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
285 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
286 #define TDQ_LOCKPTR(t)          (&(t)->tdq_lock)
287
288 static void sched_priority(struct thread *);
289 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
290 static int sched_interact_score(struct thread *);
291 static void sched_interact_update(struct thread *);
292 static void sched_interact_fork(struct thread *);
293 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *);
294
295 /* Operations on per processor queues */
296 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
297 static void tdq_setup(struct tdq *);
298 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
299 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
300 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
301 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
302 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
303 void tdq_print(int cpu);
304 static void runq_print(struct runq *rq);
305 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
306 #ifdef SMP
307 static int tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
308 static int tdq_idled(struct tdq *);
309 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
310 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
311 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
312 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
313 static void sched_balance(void);
314 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
315 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
316 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
317 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
318 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
319 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
320     struct cpu_group *cg, int indent);
321 #endif
322
323 static void sched_setup(void *dummy);
324 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
325
326 static void sched_initticks(void *dummy);
327 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
328     NULL);
329
330 /*
331  * Print the threads waiting on a run-queue.
332  */
333 static void
334 runq_print(struct runq *rq)
335 {
336         struct rqhead *rqh;
337         struct thread *td;
338         int pri;
339         int j;
340         int i;
341
342         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
343                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
344                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
345                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
346                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
347                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
348                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
349                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
350                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
351                                             td, td->td_name, td->td_priority,
352                                             td->td_rqindex, pri);
353                                 }
354                         }
355         }
356 }
357
358 /*
359  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
360  */
361 void
362 tdq_print(int cpu)
363 {
364         struct tdq *tdq;
365
366         tdq = TDQ_CPU(cpu);
367
368         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
369         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
370         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
371         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
372         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
373         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
374         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
375         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
376         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
377         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
378         printf("\trealtime runq:\n");
379         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
380         printf("\ttimeshare runq:\n");
381         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
382         printf("\tidle runq:\n");
383         runq_print(&tdq->tdq_idle);
384 }
385
386 static inline int
387 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
388 {
389         /*
390          * If the new priority is not better than the current priority there is
391          * nothing to do.
392          */
393         if (pri >= cpri)
394                 return (0);
395         /*
396          * Always preempt idle.
397          */
398         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
399                 return (1);
400         /*
401          * If preemption is disabled don't preempt others.
402          */
403         if (preempt_thresh == 0)
404                 return (0);
405         /*
406          * Preempt if we exceed the threshold.
407          */
408         if (pri <= preempt_thresh)
409                 return (1);
410         /*
411          * If we're interactive or better and there is non-interactive
412          * or worse running preempt only remote processors.
413          */
414         if (remote && pri <= PRI_MAX_INTERACT && cpri > PRI_MAX_INTERACT)
415                 return (1);
416         return (0);
417 }
418
419 #define TS_RQ_PPQ       (((PRI_MAX_BATCH - PRI_MIN_BATCH) + 1) / RQ_NQS)
420 /*
421  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
422  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
423  * queue position for timeshare threads.
424  */
425 static __inline void
426 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
427 {
428         struct td_sched *ts;
429         u_char pri;
430
431         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
432         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
433
434         pri = td->td_priority;
435         ts = td->td_sched;
436         TD_SET_RUNQ(td);
437         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
438                 tdq->tdq_transferable++;
439                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
440         }
441         if (pri < PRI_MIN_BATCH) {
442                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
443         } else if (pri <= PRI_MAX_BATCH) {
444                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
445                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_BATCH && pri >= PRI_MIN_BATCH,
446                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
447                 /*
448                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
449                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
450                  */
451                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
452                         pri = (pri - PRI_MIN_BATCH) / TS_RQ_PPQ;
453                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
454                         /*
455                          * This effectively shortens the queue by one so we
456                          * can have a one slot difference between idx and
457                          * ridx while we wait for threads to drain.
458                          */
459                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
460                             pri == tdq->tdq_ridx)
461                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
462                 } else
463                         pri = tdq->tdq_ridx;
464                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
465                 return;
466         } else
467                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
468         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
469 }
470
471 /* 
472  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
473  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
474  * transferable count does not reflect them.
475  */
476 static __inline void
477 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
478 {
479         struct td_sched *ts;
480
481         ts = td->td_sched;
482         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
483         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
484             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
485         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
486                 tdq->tdq_transferable--;
487                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
488         }
489         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
490                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
491                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
492                 else
493                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
494         } else
495                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
496 }
497
498 /*
499  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
500  * for this thread to the referenced thread queue.
501  */
502 static void
503 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
504 {
505
506         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
507         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
508
509         tdq->tdq_load++;
510         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
511                 tdq->tdq_sysload++;
512         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
513 }
514
515 /*
516  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
517  * exiting.
518  */
519 static void
520 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
521 {
522
523         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
524         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
525         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
526             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
527
528         tdq->tdq_load--;
529         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
530                 tdq->tdq_sysload--;
531         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
532 }
533
534 /*
535  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
536  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
537  */
538 static void
539 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
540 {
541         struct thread *td;
542
543         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
544         if (ctd == NULL)
545                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
546         td = tdq_choose(tdq);
547         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
548                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
549         else
550                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
551 }
552
553 #ifdef SMP
554 struct cpu_search {
555         cpuset_t cs_mask;
556         u_int   cs_load;
557         u_int   cs_cpu;
558         int     cs_limit;       /* Min priority for low min load for high. */
559 };
560
561 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
562 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
563 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
564
565 #define CPUSET_FOREACH(cpu, mask)                               \
566         for ((cpu) = 0; (cpu) <= mp_maxid; (cpu)++)             \
567                 if (CPU_ISSET(cpu, &mask))
568
569 static __inline int cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
570     struct cpu_search *high, const int match);
571 int cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low);
572 int cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high);
573 int cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
574     struct cpu_search *high);
575
576 /*
577  * This routine compares according to the match argument and should be
578  * reduced in actual instantiations via constant propagation and dead code
579  * elimination.
580  */ 
581 static __inline int
582 cpu_compare(int cpu, struct cpu_search *low, struct cpu_search *high,
583     const int match)
584 {
585         struct tdq *tdq;
586
587         tdq = TDQ_CPU(cpu);
588         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
589                 if (CPU_ISSET(cpu, &low->cs_mask) &&
590                     tdq->tdq_load < low->cs_load &&
591                     tdq->tdq_lowpri > low->cs_limit) {
592                         low->cs_cpu = cpu;
593                         low->cs_load = tdq->tdq_load;
594                 }
595         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
596                 if (CPU_ISSET(cpu, &high->cs_mask) &&
597                     tdq->tdq_load >= high->cs_limit && 
598                     tdq->tdq_load > high->cs_load &&
599                     tdq->tdq_transferable) {
600                         high->cs_cpu = cpu;
601                         high->cs_load = tdq->tdq_load;
602                 }
603         return (tdq->tdq_load);
604 }
605
606 /*
607  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
608  * according to the match argument.  This routine actually compares the
609  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
610  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
611  * the system.  This balances work among caches and busses.
612  *
613  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
614  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
615  * also recursive to the depth of the tree.
616  */
617 static __inline int
618 cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
619     struct cpu_search *high, const int match)
620 {
621         int total;
622
623         total = 0;
624         if (cg->cg_children) {
625                 struct cpu_search lgroup;
626                 struct cpu_search hgroup;
627                 struct cpu_group *child;
628                 u_int lload;
629                 int hload;
630                 int load;
631                 int i;
632
633                 lload = -1;
634                 hload = -1;
635                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++) {
636                         child = &cg->cg_child[i];
637                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
638                                 lgroup = *low;
639                                 lgroup.cs_load = -1;
640                         }
641                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
642                                 hgroup = *high;
643                                 lgroup.cs_load = 0;
644                         }
645                         switch (match) {
646                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
647                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
648                                 break;
649                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
650                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
651                                 break;
652                         case CPU_SEARCH_BOTH:
653                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
654                                 break;
655                         }
656                         total += load;
657                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
658                                 if (load < lload || low->cs_cpu == -1) {
659                                         *low = lgroup;
660                                         lload = load;
661                                 }
662                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) 
663                                 if (load > hload || high->cs_cpu == -1) {
664                                         hload = load;
665                                         *high = hgroup;
666                                 }
667                 }
668         } else {
669                 int cpu;
670
671                 CPUSET_FOREACH(cpu, cg->cg_mask)
672                         total += cpu_compare(cpu, low, high, match);
673         }
674         return (total);
675 }
676
677 /*
678  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
679  * optimization.
680  */
681 int
682 cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
683 {
684         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
685 }
686
687 int
688 cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
689 {
690         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
691 }
692
693 int
694 cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
695     struct cpu_search *high)
696 {
697         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
698 }
699
700 /*
701  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
702  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
703  * acceptable.
704  */
705 static inline int
706 sched_lowest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int pri)
707 {
708         struct cpu_search low;
709
710         low.cs_cpu = -1;
711         low.cs_load = -1;
712         low.cs_mask = mask;
713         low.cs_limit = pri;
714         cpu_search_lowest(cg, &low);
715         return low.cs_cpu;
716 }
717
718 /*
719  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
720  */
721 static inline int
722 sched_highest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int minload)
723 {
724         struct cpu_search high;
725
726         high.cs_cpu = -1;
727         high.cs_load = 0;
728         high.cs_mask = mask;
729         high.cs_limit = minload;
730         cpu_search_highest(cg, &high);
731         return high.cs_cpu;
732 }
733
734 /*
735  * Simultaneously find the highest and lowest loaded cpu reachable via
736  * cg.
737  */
738 static inline void 
739 sched_both(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int *lowcpu, int *highcpu)
740 {
741         struct cpu_search high;
742         struct cpu_search low;
743
744         low.cs_cpu = -1;
745         low.cs_limit = -1;
746         low.cs_load = -1;
747         low.cs_mask = mask;
748         high.cs_load = 0;
749         high.cs_cpu = -1;
750         high.cs_limit = -1;
751         high.cs_mask = mask;
752         cpu_search_both(cg, &low, &high);
753         *lowcpu = low.cs_cpu;
754         *highcpu = high.cs_cpu;
755         return;
756 }
757
758 static void
759 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
760 {
761         cpuset_t mask;
762         int high;
763         int low;
764         int i;
765
766         CPU_FILL(&mask);
767         for (;;) {
768                 sched_both(cg, mask, &low, &high);
769                 if (low == high || low == -1 || high == -1)
770                         break;
771                 if (sched_balance_pair(TDQ_CPU(high), TDQ_CPU(low)))
772                         break;
773                 /*
774                  * If we failed to move any threads determine which cpu
775                  * to kick out of the set and try again.
776                  */
777                 if (TDQ_CPU(high)->tdq_transferable == 0)
778                         CPU_CLR(high, &mask);
779                 else
780                         CPU_CLR(low, &mask);
781         }
782
783         for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
784                 sched_balance_group(&cg->cg_child[i]);
785 }
786
787 static void
788 sched_balance(void)
789 {
790         struct tdq *tdq;
791
792         /*
793          * Select a random time between .5 * balance_interval and
794          * 1.5 * balance_interval.
795          */
796         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
797         balance_ticks += random() % balance_interval;
798         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
799                 return;
800         tdq = TDQ_SELF();
801         TDQ_UNLOCK(tdq);
802         sched_balance_group(cpu_top);
803         TDQ_LOCK(tdq);
804 }
805
806 /*
807  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
808  */
809 static void
810 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
811 {
812         if (one < two) {
813                 TDQ_LOCK(one);
814                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
815         } else {
816                 TDQ_LOCK(two);
817                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
818         }
819 }
820
821 /*
822  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
823  */
824 static void
825 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
826 {
827         TDQ_UNLOCK(one);
828         TDQ_UNLOCK(two);
829 }
830
831 /*
832  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
833  */
834 static int
835 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
836 {
837         int transferable;
838         int high_load;
839         int low_load;
840         int moved;
841         int move;
842         int diff;
843         int i;
844
845         tdq_lock_pair(high, low);
846         transferable = high->tdq_transferable;
847         high_load = high->tdq_load;
848         low_load = low->tdq_load;
849         moved = 0;
850         /*
851          * Determine what the imbalance is and then adjust that to how many
852          * threads we actually have to give up (transferable).
853          */
854         if (transferable != 0) {
855                 diff = high_load - low_load;
856                 move = diff / 2;
857                 if (diff & 0x1)
858                         move++;
859                 move = min(move, transferable);
860                 for (i = 0; i < move; i++)
861                         moved += tdq_move(high, low);
862                 /*
863                  * IPI the target cpu to force it to reschedule with the new
864                  * workload.
865                  */
866                 ipi_cpu(TDQ_ID(low), IPI_PREEMPT);
867         }
868         tdq_unlock_pair(high, low);
869         return (moved);
870 }
871
872 /*
873  * Move a thread from one thread queue to another.
874  */
875 static int
876 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
877 {
878         struct td_sched *ts;
879         struct thread *td;
880         struct tdq *tdq;
881         int cpu;
882
883         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
884         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
885
886         tdq = from;
887         cpu = TDQ_ID(to);
888         td = tdq_steal(tdq, cpu);
889         if (td == NULL)
890                 return (0);
891         ts = td->td_sched;
892         /*
893          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
894          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
895          */
896         thread_lock(td);
897         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
898         TDQ_UNLOCK(from);
899         sched_rem(td);
900         ts->ts_cpu = cpu;
901         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
902         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
903         return (1);
904 }
905
906 /*
907  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
908  * to it.
909  */
910 static int
911 tdq_idled(struct tdq *tdq)
912 {
913         struct cpu_group *cg;
914         struct tdq *steal;
915         cpuset_t mask;
916         int thresh;
917         int cpu;
918
919         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0)
920                 return (1);
921         CPU_FILL(&mask);
922         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
923         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
924         spinlock_enter();
925         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; ) {
926                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
927                         thresh = steal_thresh;
928                 else
929                         thresh = 1;
930                 cpu = sched_highest(cg, mask, thresh);
931                 if (cpu == -1) {
932                         cg = cg->cg_parent;
933                         continue;
934                 }
935                 steal = TDQ_CPU(cpu);
936                 CPU_CLR(cpu, &mask);
937                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
938                 if (steal->tdq_load < thresh || steal->tdq_transferable == 0) {
939                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
940                         continue;
941                 }
942                 /*
943                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
944                  * steal one here.  If we fail to acquire one due to affinity
945                  * restrictions loop again with this cpu removed from the
946                  * set.
947                  */
948                 if (tdq->tdq_load == 0 && tdq_move(steal, tdq) == 0) {
949                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
950                         continue;
951                 }
952                 spinlock_exit();
953                 TDQ_UNLOCK(steal);
954                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
955                 thread_unlock(curthread);
956
957                 return (0);
958         }
959         spinlock_exit();
960         return (1);
961 }
962
963 /*
964  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
965  */
966 static void
967 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
968 {
969         struct thread *ctd;
970         int pri;
971         int cpu;
972
973         if (tdq->tdq_ipipending)
974                 return;
975         cpu = td->td_sched->ts_cpu;
976         pri = td->td_priority;
977         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
978         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
979                 return;
980         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
981                 /*
982                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
983                  * falling back to IPI.
984                  */
985                 if (!tdq->tdq_cpu_idle || cpu_idle_wakeup(cpu))
986                         return;
987         }
988         tdq->tdq_ipipending = 1;
989         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
990 }
991
992 /*
993  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
994  * index.
995  */
996 static struct thread *
997 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
998 {
999         struct rqbits *rqb;
1000         struct rqhead *rqh;
1001         struct thread *td;
1002         int first;
1003         int bit;
1004         int pri;
1005         int i;
1006
1007         rqb = &rq->rq_status;
1008         bit = start & (RQB_BPW -1);
1009         pri = 0;
1010         first = 0;
1011 again:
1012         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1013                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1014                         continue;
1015                 if (bit != 0) {
1016                         for (pri = bit; pri < RQB_BPW; pri++)
1017                                 if (rqb->rqb_bits[i] & (1ul << pri))
1018                                         break;
1019                         if (pri >= RQB_BPW)
1020                                 continue;
1021                 } else
1022                         pri = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1023                 pri += (i << RQB_L2BPW);
1024                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
1025                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1026                         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1027                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1028                                 return (td);
1029                         first = 1;
1030                 }
1031         }
1032         if (start != 0) {
1033                 start = 0;
1034                 goto again;
1035         }
1036
1037         return (NULL);
1038 }
1039
1040 /*
1041  * Steals load from a standard linear queue.
1042  */
1043 static struct thread *
1044 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1045 {
1046         struct rqhead *rqh;
1047         struct rqbits *rqb;
1048         struct thread *td;
1049         int word;
1050         int bit;
1051
1052         rqb = &rq->rq_status;
1053         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1054                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1055                         continue;
1056                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1057                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1058                                 continue;
1059                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1060                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1061                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1062                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1063                                         return (td);
1064                 }
1065         }
1066         return (NULL);
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1071  */
1072 static struct thread *
1073 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1074 {
1075         struct thread *td;
1076
1077         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1078         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1079                 return (td);
1080         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1081             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1082                 return (td);
1083         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1088  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1089  */
1090 static inline struct tdq *
1091 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1092 {
1093
1094         struct tdq *tdq;
1095
1096         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1097         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1098         td->td_sched->ts_cpu = cpu;
1099         /*
1100          * If the lock matches just return the queue.
1101          */
1102         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
1103                 return (tdq);
1104 #ifdef notyet
1105         /*
1106          * If the thread isn't running its lockptr is a
1107          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
1108          * blocking.
1109          */
1110         if (TD_CAN_RUN(td)) {
1111                 TDQ_LOCK(tdq);
1112                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1113                 return (tdq);
1114         }
1115 #endif
1116         /*
1117          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1118          * prevent order reversals with other cpus locks.
1119          */
1120         spinlock_enter();
1121         thread_lock_block(td);
1122         TDQ_LOCK(tdq);
1123         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1124         spinlock_exit();
1125         return (tdq);
1126 }
1127
1128 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1129 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1130 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1131 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1132 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1133 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1134
1135 static int
1136 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1137 {
1138         struct cpu_group *cg;
1139         struct td_sched *ts;
1140         struct tdq *tdq;
1141         cpuset_t mask;
1142         int self;
1143         int pri;
1144         int cpu;
1145
1146         self = PCPU_GET(cpuid);
1147         ts = td->td_sched;
1148         if (smp_started == 0)
1149                 return (self);
1150         /*
1151          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1152          */
1153         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1154                 return (ts->ts_cpu);
1155         /*
1156          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1157          * the interrupt.
1158          */
1159         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1160             curthread->td_intr_nesting_level && ts->ts_cpu != self) {
1161                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1162                 ts->ts_cpu = self;
1163         }
1164         /*
1165          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1166          * expired or it is idle run it there.
1167          */
1168         pri = td->td_priority;
1169         tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1170         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu)) {
1171                 if (tdq->tdq_lowpri > PRI_MIN_IDLE) {
1172                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1173                         return (ts->ts_cpu);
1174                 }
1175                 if (SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2) && tdq->tdq_lowpri > pri) {
1176                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1177                         return (ts->ts_cpu);
1178                 }
1179         }
1180         /*
1181          * Search for the highest level in the tree that still has affinity.
1182          */
1183         cg = NULL;
1184         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; cg = cg->cg_parent)
1185                 if (SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level))
1186                         break;
1187         cpu = -1;
1188         mask = td->td_cpuset->cs_mask;
1189         if (cg)
1190                 cpu = sched_lowest(cg, mask, pri);
1191         if (cpu == -1)
1192                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1);
1193         /*
1194          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1195          */
1196         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri > pri &&
1197             TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE) {
1198                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1199                 cpu = self;
1200         } else
1201                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1202         if (cpu != ts->ts_cpu)
1203                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1204         KASSERT(cpu != -1, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1205         return (cpu);
1206 }
1207 #endif
1208
1209 /*
1210  * Pick the highest priority task we have and return it.
1211  */
1212 static struct thread *
1213 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1214 {
1215         struct thread *td;
1216
1217         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1218         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1219         if (td != NULL)
1220                 return (td);
1221         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1222         if (td != NULL) {
1223                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_BATCH,
1224                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1225                     td->td_priority));
1226                 return (td);
1227         }
1228         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1229         if (td != NULL) {
1230                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1231                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1232                     td->td_priority));
1233                 return (td);
1234         }
1235
1236         return (NULL);
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Initialize a thread queue.
1241  */
1242 static void
1243 tdq_setup(struct tdq *tdq)
1244 {
1245
1246         if (bootverbose)
1247                 printf("ULE: setup cpu %d\n", TDQ_ID(tdq));
1248         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1249         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1250         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1251         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1252             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1253         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock",
1254             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1255 #ifdef KTR
1256         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1257             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1258 #endif
1259 }
1260
1261 #ifdef SMP
1262 static void
1263 sched_setup_smp(void)
1264 {
1265         struct tdq *tdq;
1266         int i;
1267
1268         cpu_top = smp_topo();
1269         CPU_FOREACH(i) {
1270                 tdq = TDQ_CPU(i);
1271                 tdq_setup(tdq);
1272                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1273                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1274                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1275         }
1276         balance_tdq = TDQ_SELF();
1277         sched_balance();
1278 }
1279 #endif
1280
1281 /*
1282  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1283  * information.
1284  */
1285 static void
1286 sched_setup(void *dummy)
1287 {
1288         struct tdq *tdq;
1289
1290         tdq = TDQ_SELF();
1291 #ifdef SMP
1292         sched_setup_smp();
1293 #else
1294         tdq_setup(tdq);
1295 #endif
1296         /*
1297          * To avoid divide-by-zero, we set realstathz a dummy value
1298          * in case which sched_clock() called before sched_initticks().
1299          */
1300         realstathz = hz;
1301         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1302         tickincr = 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
1303
1304         /* Add thread0's load since it's running. */
1305         TDQ_LOCK(tdq);
1306         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1307         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1308         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1309         TDQ_UNLOCK(tdq);
1310 }
1311
1312 /*
1313  * This routine determines the tickincr after stathz and hz are setup.
1314  */
1315 /* ARGSUSED */
1316 static void
1317 sched_initticks(void *dummy)
1318 {
1319         int incr;
1320
1321         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1322         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1323
1324         /*
1325          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1326          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1327          */
1328         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1329         /*
1330          * This does not work for values of stathz that are more than
1331          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1332          */
1333         if (incr == 0)
1334                 incr = 1;
1335         tickincr = incr;
1336 #ifdef SMP
1337         /*
1338          * Set the default balance interval now that we know
1339          * what realstathz is.
1340          */
1341         balance_interval = realstathz;
1342         /*
1343          * Set steal thresh to roughly log2(mp_ncpu) but no greater than 4. 
1344          * This prevents excess thrashing on large machines and excess idle 
1345          * on smaller machines.
1346          */
1347         steal_thresh = min(fls(mp_ncpus) - 1, 3);
1348         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1349 #endif
1350 }
1351
1352
1353 /*
1354  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1355  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1356  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1357  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1358  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1359  */
1360 static int
1361 sched_interact_score(struct thread *td)
1362 {
1363         struct td_sched *ts;
1364         int div;
1365
1366         ts = td->td_sched;
1367         /*
1368          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1369          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1370          * no chance.
1371          */
1372         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1373                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1374                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1375
1376         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1377                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1378                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1379                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1380         }
1381         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1382                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1383                 return (ts->ts_runtime / div);
1384         }
1385         /* runtime == slptime */
1386         if (ts->ts_runtime)
1387                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1388
1389         /*
1390          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1391          */
1392         return (0);
1393
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1398  * process.
1399  */
1400 static void
1401 sched_priority(struct thread *td)
1402 {
1403         int score;
1404         int pri;
1405
1406         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1407                 return;
1408         /*
1409          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1410          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1411          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1412          *
1413          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1414          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1415          * utilization and the rest is decided by nice value.
1416          *
1417          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1418          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1419          * considered interactive.
1420          */
1421         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1422         if (score < sched_interact) {
1423                 pri = PRI_MIN_INTERACT;
1424                 pri += ((PRI_MAX_INTERACT - PRI_MIN_INTERACT + 1) /
1425                     sched_interact) * score;
1426                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_INTERACT && pri <= PRI_MAX_INTERACT,
1427                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1428                     pri, score));
1429         } else {
1430                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1431                 if (td->td_sched->ts_ticks)
1432                         pri += min(SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched),
1433                             SCHED_PRI_RANGE);
1434                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1435                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_BATCH && pri <= PRI_MAX_BATCH,
1436                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, " 
1437                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1438                     pri, td->td_proc->p_nice, td->td_sched->ts_ticks,
1439                     td->td_sched->ts_ftick, td->td_sched->ts_ltick,
1440                     SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched)));
1441         }
1442         sched_user_prio(td, pri);
1443
1444         return;
1445 }
1446
1447 /*
1448  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1449  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1450  * function is ugly due to integer math.
1451  */
1452 static void
1453 sched_interact_update(struct thread *td)
1454 {
1455         struct td_sched *ts;
1456         u_int sum;
1457
1458         ts = td->td_sched;
1459         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1460         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1461                 return;
1462         /*
1463          * This only happens from two places:
1464          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1465          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1466          */
1467         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1468                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1469                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1470                         ts->ts_slptime = 1;
1471                 } else {
1472                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1473                         ts->ts_runtime = 1;
1474                 }
1475                 return;
1476         }
1477         /*
1478          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1479          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1480          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1481          */
1482         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1483                 ts->ts_runtime /= 2;
1484                 ts->ts_slptime /= 2;
1485                 return;
1486         }
1487         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1488         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1493  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1494  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1495  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1496  */
1497 static void
1498 sched_interact_fork(struct thread *td)
1499 {
1500         int ratio;
1501         int sum;
1502
1503         sum = td->td_sched->ts_runtime + td->td_sched->ts_slptime;
1504         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1505                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1506                 td->td_sched->ts_runtime /= ratio;
1507                 td->td_sched->ts_slptime /= ratio;
1508         }
1509 }
1510
1511 /*
1512  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1513  */
1514 void
1515 schedinit(void)
1516 {
1517
1518         /*
1519          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
1520          */
1521         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
1522         thread0.td_sched = &td_sched0;
1523         td_sched0.ts_ltick = ticks;
1524         td_sched0.ts_ftick = ticks;
1525         td_sched0.ts_slice = sched_slice;
1526 }
1527
1528 /*
1529  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1530  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1531  * at most sched_slice stathz ticks.
1532  */
1533 int
1534 sched_rr_interval(void)
1535 {
1536
1537         /* Convert sched_slice to hz */
1538         return (hz/(realstathz/sched_slice));
1539 }
1540
1541 /*
1542  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1543  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1544  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1545  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1546  */
1547 static void
1548 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts)
1549 {
1550
1551         if (ts->ts_ticks == 0)
1552                 return;
1553         if (ticks - (hz / 10) < ts->ts_ltick &&
1554             SCHED_TICK_TOTAL(ts) < SCHED_TICK_MAX)
1555                 return;
1556         /*
1557          * Adjust counters and watermark for pctcpu calc.
1558          */
1559         if (ts->ts_ltick > ticks - SCHED_TICK_TARG)
1560                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ticks - ts->ts_ftick)) *
1561                             SCHED_TICK_TARG;
1562         else
1563                 ts->ts_ticks = 0;
1564         ts->ts_ltick = ticks;
1565         ts->ts_ftick = ts->ts_ltick - SCHED_TICK_TARG;
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1570  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1571  * functions.
1572  */
1573 static void
1574 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1575 {
1576         struct td_sched *ts;
1577         struct tdq *tdq;
1578         int oldpri;
1579
1580         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1581             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1582             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1583         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
1584                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1585                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1586                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1587         } 
1588         ts = td->td_sched;
1589         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1590         if (td->td_priority == prio)
1591                 return;
1592         /*
1593          * If the priority has been elevated due to priority
1594          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1595          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1596          * cases.
1597          */
1598         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1599                 sched_rem(td);
1600                 td->td_priority = prio;
1601                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1602                 return;
1603         }
1604         /*
1605          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1606          * information so other cpus are aware of our current priority.
1607          */
1608         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1609                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1610                 oldpri = td->td_priority;
1611                 td->td_priority = prio;
1612                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1613                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1614                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1615                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1616                 return;
1617         }
1618         td->td_priority = prio;
1619 }
1620
1621 /*
1622  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1623  * priority.
1624  */
1625 void
1626 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1627 {
1628
1629         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1630         sched_thread_priority(td, prio);
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1635  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1636  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1637  * requests.  If the thread's regular priority is less
1638  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1639  * of prio.
1640  */
1641 void
1642 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1643 {
1644         u_char base_pri;
1645
1646         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1647             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1648                 base_pri = td->td_user_pri;
1649         else
1650                 base_pri = td->td_base_pri;
1651         if (prio >= base_pri) {
1652                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1653                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1654         } else
1655                 sched_lend_prio(td, prio);
1656 }
1657
1658 /*
1659  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1660  */
1661 void
1662 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1663 {
1664         u_char oldprio;
1665
1666         /* First, update the base priority. */
1667         td->td_base_pri = prio;
1668
1669         /*
1670          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1671          * ever lower the priority.
1672          */
1673         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1674                 return;
1675
1676         /* Change the real priority. */
1677         oldprio = td->td_priority;
1678         sched_thread_priority(td, prio);
1679
1680         /*
1681          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1682          * its state.
1683          */
1684         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1685                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1686 }
1687
1688 /*
1689  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1690  */
1691 void
1692 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1693 {
1694
1695         td->td_base_user_pri = prio;
1696         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
1697                 return;
1698         td->td_user_pri = prio;
1699 }
1700
1701 void
1702 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1703 {
1704
1705         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1706         td->td_lend_user_pri = prio;
1707         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
1708         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
1709                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
1710         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
1711                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1716  * cpu binding.
1717  */
1718 static struct mtx *
1719 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1720 {
1721         struct tdq *tdn;
1722
1723         tdn = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
1724 #ifdef SMP
1725         tdq_load_rem(tdq, td);
1726         /*
1727          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1728          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1729          * not holding either run-queue lock.
1730          */
1731         spinlock_enter();
1732         thread_lock_block(td);  /* This releases the lock on tdq. */
1733
1734         /*
1735          * Acquire both run-queue locks before placing the thread on the new
1736          * run-queue to avoid deadlocks created by placing a thread with a
1737          * blocked lock on the run-queue of a remote processor.  The deadlock
1738          * occurs when a third processor attempts to lock the two queues in
1739          * question while the target processor is spinning with its own
1740          * run-queue lock held while waiting for the blocked lock to clear.
1741          */
1742         tdq_lock_pair(tdn, tdq);
1743         tdq_add(tdn, td, flags);
1744         tdq_notify(tdn, td);
1745         TDQ_UNLOCK(tdn);
1746         spinlock_exit();
1747 #endif
1748         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
1749 }
1750
1751 /*
1752  * Variadic version of thread_lock_unblock() that does not assume td_lock
1753  * is blocked.
1754  */
1755 static inline void
1756 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
1757 {
1758         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
1759             (uintptr_t)mtx);
1760 }
1761
1762 /*
1763  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
1764  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
1765  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
1766  * be assigned elsewhere via binding.
1767  */
1768 void
1769 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
1770 {
1771         struct tdq *tdq;
1772         struct td_sched *ts;
1773         struct mtx *mtx;
1774         int srqflag;
1775         int cpuid;
1776
1777         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1778         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
1779
1780         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1781         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1782         ts = td->td_sched;
1783         mtx = td->td_lock;
1784         ts->ts_rltick = ticks;
1785         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1786         td->td_oncpu = NOCPU;
1787         if (!(flags & SW_PREEMPT))
1788                 td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
1789         td->td_owepreempt = 0;
1790         tdq->tdq_switchcnt++;
1791         /*
1792          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
1793          * to CAN_RUN as well.
1794          */
1795         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
1796                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1797                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1798         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1799                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1800                 srqflag = (flags & SW_PREEMPT) ?
1801                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1802                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
1803 #ifdef SMP
1804                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && !THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
1805                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
1806 #endif
1807                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
1808                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
1809                 else {
1810                         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
1811                             (ts->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
1812                             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
1813                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
1814                 }
1815         } else {
1816                 /* This thread must be going to sleep. */
1817                 TDQ_LOCK(tdq);
1818                 mtx = thread_lock_block(td);
1819                 tdq_load_rem(tdq, td);
1820         }
1821         /*
1822          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
1823          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
1824          * thread-queue locked.
1825          */
1826         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1827         newtd = choosethread();
1828         /*
1829          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
1830          */
1831         if (td != newtd) {
1832 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1833                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1834                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1835 #endif
1836                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
1837                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
1838
1839 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1840                 /*
1841                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1842                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1843                  * function to call.
1844                  */
1845                 if (dtrace_vtime_active)
1846                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1847 #endif
1848
1849                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
1850                 /*
1851                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
1852                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
1853                  * run queue lock.
1854                  */
1855                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1856                 tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1857                 lock_profile_obtain_lock_success(
1858                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
1859 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1860                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1861                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1862 #endif
1863         } else
1864                 thread_unblock_switch(td, mtx);
1865         /*
1866          * Assert that all went well and return.
1867          */
1868         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1869         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1870         td->td_oncpu = cpuid;
1871 }
1872
1873 /*
1874  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
1875  */
1876 void
1877 sched_nice(struct proc *p, int nice)
1878 {
1879         struct thread *td;
1880
1881         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1882
1883         p->p_nice = nice;
1884         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1885                 thread_lock(td);
1886                 sched_priority(td);
1887                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
1888                 thread_unlock(td);
1889         }
1890 }
1891
1892 /*
1893  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
1894  */
1895 void
1896 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
1897 {
1898
1899         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1900
1901         td->td_slptick = ticks;
1902         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
1903                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
1904         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1905                 return;
1906         if (static_boost == 1 && prio)
1907                 sched_prio(td, prio);
1908         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
1909                 sched_prio(td, static_boost);
1910 }
1911
1912 /*
1913  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
1914  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
1915  */
1916 void
1917 sched_wakeup(struct thread *td)
1918 {
1919         struct td_sched *ts;
1920         int slptick;
1921
1922         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1923         ts = td->td_sched;
1924         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1925         /*
1926          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
1927          * priority.
1928          */
1929         slptick = td->td_slptick;
1930         td->td_slptick = 0;
1931         if (slptick && slptick != ticks) {
1932                 u_int hzticks;
1933
1934                 hzticks = (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1935                 ts->ts_slptime += hzticks;
1936                 sched_interact_update(td);
1937                 sched_pctcpu_update(ts);
1938         }
1939         /* Reset the slice value after we sleep. */
1940         ts->ts_slice = sched_slice;
1941         sched_add(td, SRQ_BORING);
1942 }
1943
1944 /*
1945  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
1946  * priority.
1947  */
1948 void
1949 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
1950 {
1951         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1952         sched_fork_thread(td, child);
1953         /*
1954          * Penalize the parent and child for forking.
1955          */
1956         sched_interact_fork(child);
1957         sched_priority(child);
1958         td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
1959         sched_interact_update(td);
1960         sched_priority(td);
1961 }
1962
1963 /*
1964  * Fork a new thread, may be within the same process.
1965  */
1966 void
1967 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
1968 {
1969         struct td_sched *ts;
1970         struct td_sched *ts2;
1971
1972         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1973         /*
1974          * Initialize child.
1975          */
1976         ts = td->td_sched;
1977         ts2 = child->td_sched;
1978         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1979         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
1980         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
1981         ts2->ts_flags = 0;
1982         /*
1983          * Grab our parents cpu estimation information.
1984          */
1985         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
1986         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
1987         ts2->ts_incrtick = ts->ts_incrtick;
1988         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
1989         /*
1990          * Do not inherit any borrowed priority from the parent.
1991          */
1992         child->td_priority = child->td_base_pri;
1993         /*
1994          * And update interactivity score.
1995          */
1996         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
1997         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
1998         ts2->ts_slice = 1;      /* Attempt to quickly learn interactivity. */
1999 #ifdef KTR
2000         bzero(ts2->ts_name, sizeof(ts2->ts_name));
2001 #endif
2002 }
2003
2004 /*
2005  * Adjust the priority class of a thread.
2006  */
2007 void
2008 sched_class(struct thread *td, int class)
2009 {
2010
2011         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2012         if (td->td_pri_class == class)
2013                 return;
2014         td->td_pri_class = class;
2015 }
2016
2017 /*
2018  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2019  */
2020 void
2021 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2022 {
2023         struct thread *td;
2024
2025         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "proc exit",
2026             "prio:%d", child->td_priority);
2027         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2028         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2029         sched_exit_thread(td, child);
2030 }
2031
2032 /*
2033  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2034  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2035  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2036  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2037  */
2038 void
2039 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2040 {
2041
2042         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "thread exit",
2043             "prio:%d", child->td_priority);
2044         /*
2045          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2046          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2047          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2048          */
2049         thread_lock(td);
2050         td->td_sched->ts_runtime += child->td_sched->ts_runtime;
2051         sched_interact_update(td);
2052         sched_priority(td);
2053         thread_unlock(td);
2054 }
2055
2056 void
2057 sched_preempt(struct thread *td)
2058 {
2059         struct tdq *tdq;
2060
2061         thread_lock(td);
2062         tdq = TDQ_SELF();
2063         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2064         tdq->tdq_ipipending = 0;
2065         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2066                 int flags;
2067
2068                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2069                 if (td->td_critnest > 1)
2070                         td->td_owepreempt = 1;
2071                 else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2072                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
2073                 else
2074                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
2075         }
2076         thread_unlock(td);
2077 }
2078
2079 /*
2080  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2081  * to static priorities in msleep() or similar.
2082  */
2083 void
2084 sched_userret(struct thread *td)
2085 {
2086         /*
2087          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in  
2088          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
2089          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
2090          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
2091          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
2092          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
2093          * it perfectly here.
2094          */
2095         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
2096             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
2097         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
2098                 thread_lock(td);
2099                 td->td_priority = td->td_user_pri;
2100                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2101                 tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2102                 thread_unlock(td);
2103         }
2104 }
2105
2106 /*
2107  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2108  * threads.
2109  */
2110 void
2111 sched_clock(struct thread *td)
2112 {
2113         struct tdq *tdq;
2114         struct td_sched *ts;
2115
2116         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2117         tdq = TDQ_SELF();
2118 #ifdef SMP
2119         /*
2120          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2121          */
2122         if (balance_tdq == tdq) {
2123                 if (balance_ticks && --balance_ticks == 0)
2124                         sched_balance();
2125         }
2126 #endif
2127         /*
2128          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2129          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2130          * If there is some activity seed it to reflect that.
2131          */
2132         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2133         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2134         /*
2135          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2136          * threads get a chance to run.
2137          */
2138         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2139                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2140                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2141                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2142         }
2143         ts = td->td_sched;
2144         if (td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT)
2145                 return;
2146         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE) {
2147                 /*
2148                  * We used a tick; charge it to the thread so
2149                  * that we can compute our interactivity.
2150                  */
2151                 td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2152                 sched_interact_update(td);
2153                 sched_priority(td);
2154         }
2155         /*
2156          * We used up one time slice.
2157          */
2158         if (--ts->ts_slice > 0)
2159                 return;
2160         /*
2161          * We're out of time, force a requeue at userret().
2162          */
2163         ts->ts_slice = sched_slice;
2164         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2165 }
2166
2167 /*
2168  * Called once per hz tick.  Used for cpu utilization information.  This
2169  * is easier than trying to scale based on stathz.
2170  */
2171 void
2172 sched_tick(int cnt)
2173 {
2174         struct td_sched *ts;
2175
2176         ts = curthread->td_sched;
2177         /*
2178          * Ticks is updated asynchronously on a single cpu.  Check here to
2179          * avoid incrementing ts_ticks multiple times in a single tick.
2180          */
2181         if (ts->ts_incrtick == ticks)
2182                 return;
2183         /* Adjust ticks for pctcpu */
2184         ts->ts_ticks += cnt << SCHED_TICK_SHIFT;
2185         ts->ts_ltick = ticks;
2186         ts->ts_incrtick = ticks;
2187         /*
2188          * Update if we've exceeded our desired tick threshold by over one
2189          * second.
2190          */
2191         if (ts->ts_ftick + SCHED_TICK_MAX < ts->ts_ltick)
2192                 sched_pctcpu_update(ts);
2193 }
2194
2195 /*
2196  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2197  * cooperative idle threads.
2198  */
2199 int
2200 sched_runnable(void)
2201 {
2202         struct tdq *tdq;
2203         int load;
2204
2205         load = 1;
2206
2207         tdq = TDQ_SELF();
2208         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2209                 if (tdq->tdq_load > 0)
2210                         goto out;
2211         } else
2212                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2213                         goto out;
2214         load = 0;
2215 out:
2216         return (load);
2217 }
2218
2219 /*
2220  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2221  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2222  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2223  */
2224 struct thread *
2225 sched_choose(void)
2226 {
2227         struct thread *td;
2228         struct tdq *tdq;
2229
2230         tdq = TDQ_SELF();
2231         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2232         td = tdq_choose(tdq);
2233         if (td) {
2234                 td->td_sched->ts_ltick = ticks;
2235                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2236                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2237                 return (td);
2238         }
2239         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2240         return (PCPU_GET(idlethread));
2241 }
2242
2243 /*
2244  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2245  * we always request it once we exit a critical section.
2246  */
2247 static inline void
2248 sched_setpreempt(struct thread *td)
2249 {
2250         struct thread *ctd;
2251         int cpri;
2252         int pri;
2253
2254         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2255
2256         ctd = curthread;
2257         pri = td->td_priority;
2258         cpri = ctd->td_priority;
2259         if (pri < cpri)
2260                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2261         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2262                 return;
2263         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2264                 return;
2265         ctd->td_owepreempt = 1;
2266 }
2267
2268 /*
2269  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2270  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2271  * predetermined.
2272  */
2273 void
2274 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2275 {
2276
2277         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2278         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2279             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2280         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2281             ("sched_add: bad thread state"));
2282         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2283             ("sched_add: thread swapped out"));
2284
2285         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2286                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2287         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2288         tdq_load_add(tdq, td);
2289 }
2290
2291 /*
2292  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2293  * preemption or IPI a remote processor if required.
2294  */
2295 void
2296 sched_add(struct thread *td, int flags)
2297 {
2298         struct tdq *tdq;
2299 #ifdef SMP
2300         int cpu;
2301 #endif
2302
2303         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
2304             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
2305             sched_tdname(curthread));
2306         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
2307             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
2308         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2309         /*
2310          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2311          * run-queue.
2312          */
2313         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2314                 sched_priority(td);
2315 #ifdef SMP
2316         /*
2317          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2318          * target cpu.
2319          */
2320         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2321         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2322         tdq_add(tdq, td, flags);
2323         if (cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2324                 tdq_notify(tdq, td);
2325                 return;
2326         }
2327 #else
2328         tdq = TDQ_SELF();
2329         TDQ_LOCK(tdq);
2330         /*
2331          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2332          * to the scheduler's lock.
2333          */
2334         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2335         tdq_add(tdq, td, flags);
2336 #endif
2337         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2338                 sched_setpreempt(td);
2339 }
2340
2341 /*
2342  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2343  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2344  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2345  */
2346 void
2347 sched_rem(struct thread *td)
2348 {
2349         struct tdq *tdq;
2350
2351         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
2352             "prio:%d", td->td_priority);
2353         tdq = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
2354         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2355         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2356         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2357             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2358         tdq_runq_rem(tdq, td);
2359         tdq_load_rem(tdq, td);
2360         TD_SET_CAN_RUN(td);
2361         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2362                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2363 }
2364
2365 /*
2366  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2367  */
2368 fixpt_t
2369 sched_pctcpu(struct thread *td)
2370 {
2371         fixpt_t pctcpu;
2372         struct td_sched *ts;
2373
2374         pctcpu = 0;
2375         ts = td->td_sched;
2376         if (ts == NULL)
2377                 return (0);
2378
2379         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2380         if (ts->ts_ticks) {
2381                 int rtick;
2382
2383                 sched_pctcpu_update(ts);
2384                 /* How many rtick per second ? */
2385                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2386                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2387         }
2388
2389         return (pctcpu);
2390 }
2391
2392 /*
2393  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2394  * cpumask.
2395  */
2396 void
2397 sched_affinity(struct thread *td)
2398 {
2399 #ifdef SMP
2400         struct td_sched *ts;
2401
2402         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2403         ts = td->td_sched;
2404         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2405                 return;
2406         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2407                 sched_rem(td);
2408                 sched_add(td, SRQ_BORING);
2409                 return;
2410         }
2411         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2412                 return;
2413         /*
2414          * Force a switch before returning to userspace.  If the
2415          * target thread is not running locally send an ipi to force
2416          * the issue.
2417          */
2418         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2419         if (td != curthread)
2420                 ipi_cpu(ts->ts_cpu, IPI_PREEMPT);
2421 #endif
2422 }
2423
2424 /*
2425  * Bind a thread to a target cpu.
2426  */
2427 void
2428 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2429 {
2430         struct td_sched *ts;
2431
2432         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2433         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
2434         ts = td->td_sched;
2435         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2436                 sched_unbind(td);
2437         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td), ("%p must be migratable", td));
2438         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2439         sched_pin();
2440         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2441                 return;
2442         ts->ts_cpu = cpu;
2443         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2444         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2445 }
2446
2447 /*
2448  * Release a bound thread.
2449  */
2450 void
2451 sched_unbind(struct thread *td)
2452 {
2453         struct td_sched *ts;
2454
2455         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2456         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
2457         ts = td->td_sched;
2458         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2459                 return;
2460         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2461         sched_unpin();
2462 }
2463
2464 int
2465 sched_is_bound(struct thread *td)
2466 {
2467         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2468         return (td->td_sched->ts_flags & TSF_BOUND);
2469 }
2470
2471 /*
2472  * Basic yield call.
2473  */
2474 void
2475 sched_relinquish(struct thread *td)
2476 {
2477         thread_lock(td);
2478         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
2479         thread_unlock(td);
2480 }
2481
2482 /*
2483  * Return the total system load.
2484  */
2485 int
2486 sched_load(void)
2487 {
2488 #ifdef SMP
2489         int total;
2490         int i;
2491
2492         total = 0;
2493         CPU_FOREACH(i)
2494                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2495         return (total);
2496 #else
2497         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2498 #endif
2499 }
2500
2501 int
2502 sched_sizeof_proc(void)
2503 {
2504         return (sizeof(struct proc));
2505 }
2506
2507 int
2508 sched_sizeof_thread(void)
2509 {
2510         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2511 }
2512
2513 #ifdef SMP
2514 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)                                               \
2515     ((tdq)->tdq_cg != NULL && ((tdq)->tdq_cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
2516 #else
2517 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)       1
2518 #endif
2519
2520 /*
2521  * The actual idle process.
2522  */
2523 void
2524 sched_idletd(void *dummy)
2525 {
2526         struct thread *td;
2527         struct tdq *tdq;
2528         int switchcnt;
2529         int i;
2530
2531         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2532         td = curthread;
2533         tdq = TDQ_SELF();
2534         for (;;) {
2535 #ifdef SMP
2536                 if (tdq_idled(tdq) == 0)
2537                         continue;
2538 #endif
2539                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2540                 /*
2541                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2542                  * for load rather than entering a low power state that 
2543                  * may require an IPI.  However, don't do any busy
2544                  * loops while on SMT machines as this simply steals
2545                  * cycles from cores doing useful work.
2546                  */
2547                 if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2548                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2549                                 if (tdq->tdq_load)
2550                                         break;
2551                                 cpu_spinwait();
2552                         }
2553                 }
2554                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2555                 if (tdq->tdq_load == 0) {
2556                         tdq->tdq_cpu_idle = 1;
2557                         if (tdq->tdq_load == 0) {
2558                                 cpu_idle(switchcnt > sched_idlespinthresh * 4);
2559                                 tdq->tdq_switchcnt++;
2560                         }
2561                         tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2562                 }
2563                 if (tdq->tdq_load) {
2564                         thread_lock(td);
2565                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2566                         thread_unlock(td);
2567                 }
2568         }
2569 }
2570
2571 /*
2572  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2573  */
2574 void
2575 sched_throw(struct thread *td)
2576 {
2577         struct thread *newtd;
2578         struct tdq *tdq;
2579
2580         tdq = TDQ_SELF();
2581         if (td == NULL) {
2582                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2583                 TDQ_LOCK(tdq);
2584                 spinlock_exit();
2585                 PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2586                 PCPU_SET(switchticks, ticks);
2587         } else {
2588                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2589                 tdq_load_rem(tdq, td);
2590                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2591         }
2592         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2593         newtd = choosethread();
2594         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2595         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2596 }
2597
2598 /*
2599  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2600  * let fork do the rest of the work.
2601  */
2602 void
2603 sched_fork_exit(struct thread *td)
2604 {
2605         struct td_sched *ts;
2606         struct tdq *tdq;
2607         int cpuid;
2608
2609         /*
2610          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2611          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2612          */
2613         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2614         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
2615         ts = td->td_sched;
2616         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2617                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2618         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2619         td->td_oncpu = cpuid;
2620         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2621         lock_profile_obtain_lock_success(
2622             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2623 }
2624
2625 /*
2626  * Create on first use to catch odd startup conditons.
2627  */
2628 char *
2629 sched_tdname(struct thread *td)
2630 {
2631 #ifdef KTR
2632         struct td_sched *ts;
2633
2634         ts = td->td_sched;
2635         if (ts->ts_name[0] == '\0')
2636                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
2637                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
2638         return (ts->ts_name);
2639 #else
2640         return (td->td_name);
2641 #endif
2642 }
2643
2644 #ifdef SMP
2645
2646 /*
2647  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
2648  * the topology tree.
2649  */
2650 static int
2651 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
2652     int indent)
2653 {
2654         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
2655         int i, first;
2656
2657         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
2658             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
2659         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"%s\">", indent, "",
2660             cg->cg_count, cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &cg->cg_mask));
2661         first = TRUE;
2662         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
2663                 if (CPU_ISSET(i, &cg->cg_mask)) {
2664                         if (!first)
2665                                 sbuf_printf(sb, ", ");
2666                         else
2667                                 first = FALSE;
2668                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
2669                 }
2670         }
2671         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
2672
2673         if (cg->cg_flags != 0) {
2674                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
2675                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
2676                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
2677                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
2678                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
2679                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
2680                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
2681                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
2682         }
2683
2684         if (cg->cg_children > 0) {
2685                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
2686                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
2687                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
2688                             &cg->cg_child[i], indent+2);
2689                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
2690         }
2691         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
2692         return (0);
2693 }
2694
2695 /*
2696  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
2697  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
2698  */
2699 static int
2700 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2701 {
2702         struct sbuf *topo;
2703         int err;
2704
2705         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
2706
2707         topo = sbuf_new(NULL, NULL, 500, SBUF_AUTOEXTEND);
2708         if (topo == NULL)
2709                 return (ENOMEM);
2710
2711         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
2712         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
2713         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
2714
2715         if (err == 0) {
2716                 sbuf_finish(topo);
2717                 err = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(topo), sbuf_len(topo));
2718         }
2719         sbuf_delete(topo);
2720         return (err);
2721 }
2722
2723 #endif
2724
2725 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
2726 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
2727     "Scheduler name");
2728 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
2729     "Slice size for timeshare threads");
2730 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
2731      "Interactivity score threshold");
2732 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW, &preempt_thresh,
2733      0,"Min priority for preemption, lower priorities have greater precedence");
2734 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost,
2735      0,"Controls whether static kernel priorities are assigned to sleeping threads.");
2736 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins,
2737      0,"Number of times idle will spin waiting for new work.");
2738 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW, &sched_idlespinthresh,
2739      0,"Threshold before we will permit idle spinning.");
2740 #ifdef SMP
2741 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
2742     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
2743 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
2744     "Enables the long-term load balancer");
2745 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
2746     &balance_interval, 0,
2747     "Average frequency in stathz ticks to run the long-term balancer");
2748 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_htt, CTLFLAG_RW, &steal_htt, 0,
2749     "Steals work from another hyper-threaded core on idle");
2750 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
2751     "Attempts to steal work from other cores before idling");
2752 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
2753     "Minimum load on remote cpu before we'll steal");
2754
2755 /* Retrieve SMP topology */
2756 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
2757     CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A", 
2758     "XML dump of detected CPU topology");
2759
2760 #endif
2761
2762 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
2763 static int ccpu = 0;
2764 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");