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_sched.h"
  43
  44 #include <sys/param.h>
  45 #include <sys/systm.h>
  46 #include <sys/kdb.h>
  47 #include <sys/kernel.h>
  48 #include <sys/ktr.h>
  49 #include <sys/lock.h>
  50 #include <sys/mutex.h>
  51 #include <sys/proc.h>
  52 #include <sys/resource.h>
  53 #include <sys/resourcevar.h>
  54 #include <sys/sched.h>
  55 #include <sys/smp.h>
  56 #include <sys/sx.h>
  57 #include <sys/sysctl.h>
  58 #include <sys/sysproto.h>
  59 #include <sys/turnstile.h>
  60 #include <sys/umtx.h>
  61 #include <sys/vmmeter.h>
  62 #ifdef KTRACE
  63 #include <sys/uio.h>
  64 #include <sys/ktrace.h>
  65 #endif
  66
  67 #ifdef HWPMC_HOOKS
  68 #include <sys/pmckern.h>
  69 #endif
  70
  71 #include <machine/cpu.h>
  72 #include <machine/smp.h>
  73
  74 #if !defined(__i386__) && !defined(__amd64__) && !defined(__powerpc__) && !defined(__arm__)
  75 #error "This architecture is not currently compatible with ULE"
  76 #endif
  77
  78 #define KTR_ULE 0
  79
  80 /*
  81  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
  82  * by the thread lock.
  83  */
  84 struct td_sched {
  85         TAILQ_ENTRY(td_sched) ts_procq; /* Run queue. */
  86         struct thread   *ts_thread;     /* Active associated thread. */
  87         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
  88         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
  89         u_char          ts_rqindex;     /* Run queue index. */
  90         u_char          ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
  91         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
  92         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
  93         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
  94         /* The following variables are only used for pctcpu calculation */
  95         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
  96         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
  97         int             ts_ticks;       /* Tick count */
  98 #ifdef SMP
  99         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
 100 #endif
 101 };
 102 /* flags kept in ts_flags */
 103 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
 104 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
 105
 106 static struct td_sched td_sched0;
 107
 108 /*
 109  * Cpu percentage computation macros and defines.
 110  *
 111  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
 112  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
 113  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
 114  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
 115  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
 116  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
 117  */
 118 #define SCHED_TICK_SECS         10
 119 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
 120 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
 121 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
 122 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
 123 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
 124
 125 /*
 126  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
 127  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
 128  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
 129  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
 130  * or positive nice respectively.
 131  *
 132  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
 133  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
 134  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
 135  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
 136  */
 137 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
 138 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
 139 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_TIMESHARE + SCHED_PRI_NHALF)
 140 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_TIMESHARE - SCHED_PRI_NHALF)
 141 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN)
 142 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
 143     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
 144     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
 145 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
 146
 147 /*
 148  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
 149  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
 150  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
 151  * models the intent of the thread.
 152  *
 153  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
 154  *              before throttling back.
 155  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
 156  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
 157  * INTERACT_THRESH:     Threshhold for placement on the current runq.
 158  */
 159 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
 160 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
 161 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
 162 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
 163 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
 164
 165 /*
 166  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
 167  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
 168  *                      due to rounding would be unacceptably high.
 169  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
 170  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
 171  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
 172  */
 173 static int sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
 174 static int realstathz;
 175 static int tickincr;
 176 static int sched_slice;
 177 #ifdef PREEMPTION
 178 #ifdef FULL_PREEMPTION
 179 static int preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
 180 #else
 181 static int preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
 182 #endif
 183 #else
 184 static int preempt_thresh = 0;
 185 #endif
 186
 187 /*
 188  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
 189  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
 190  * locking in sched_pickcpu();
 191  */
 192 struct tdq {
 193         struct mtx      *tdq_lock;              /* Pointer to group lock. */
 194         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
 195         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
 196         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
 197         int             tdq_load;               /* Aggregate load. */
 198         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
 199         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
 200 #ifdef SMP
 201         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
 202         int             tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
 203         LIST_ENTRY(tdq) tdq_siblings;           /* Next in tdq group. */
 204         struct tdq_group *tdq_group;            /* Our processor group. */
 205 #else
 206         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
 207 #endif
 208 } __aligned(64);
 209
 210
 211 #ifdef SMP
 212 /*
 213  * tdq groups are groups of processors which can cheaply share threads.  When
 214  * one processor in the group goes idle it will check the runqs of the other
 215  * processors in its group prior to halting and waiting for an interrupt.
 216  * These groups are suitable for SMT (Symetric Multi-Threading) and not NUMA.
 217  * In a numa environment we'd want an idle bitmap per group and a two tiered
 218  * load balancer.
 219  */
 220 struct tdq_group {
 221         struct mtx      tdg_lock;       /* Protects all fields below. */
 222         int             tdg_cpus;       /* Count of CPUs in this tdq group. */
 223         cpumask_t       tdg_cpumask;    /* Mask of cpus in this group. */
 224         cpumask_t       tdg_idlemask;   /* Idle cpus in this group. */
 225         cpumask_t       tdg_mask;       /* Bit mask for first cpu. */
 226         int             tdg_load;       /* Total load of this group. */
 227         int     tdg_transferable;       /* Transferable load of this group. */
 228         LIST_HEAD(, tdq) tdg_members;   /* Linked list of all members. */
 229         char            tdg_name[16];   /* lock name. */
 230 } __aligned(64);
 231
 232 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 300))
 233 #define SCHED_AFFINITY(ts)      ((ts)->ts_rltick > ticks - affinity)
 234
 235 /*
 236  * Run-time tunables.
 237  */
 238 static int rebalance = 1;
 239 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
 240 static int pick_pri = 1;
 241 static int affinity;
 242 static int tryself = 1;
 243 static int steal_htt = 1;
 244 static int steal_idle = 1;
 245 static int steal_thresh = 2;
 246 static int topology = 0;
 247
 248 /*
 249  * One thread queue per processor.
 250  */
 251 static volatile cpumask_t tdq_idle;
 252 static int tdg_maxid;
 253 static struct tdq       tdq_cpu[MAXCPU];
 254 static struct tdq_group tdq_groups[MAXCPU];
 255 static struct tdq       *balance_tdq;
 256 static int balance_group_ticks;
 257 static int balance_ticks;
 258
 259 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu[PCPU_GET(cpuid)])
 260 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu[(x)])
 261 #define TDQ_ID(x)       ((int)((x) - tdq_cpu))
 262 #define TDQ_GROUP(x)    (&tdq_groups[(x)])
 263 #define TDG_ID(x)       ((int)((x) - tdq_groups))
 264 #else   /* !SMP */
 265 static struct tdq       tdq_cpu;
 266 static struct mtx       tdq_lock;
 267
 268 #define TDQ_ID(x)       (0)
 269 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
 270 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
 271 #endif
 272
 273 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
 274 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
 275 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
 276 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
 277 #define TDQ_LOCKPTR(t)          ((t)->tdq_lock)
 278
 279 static void sched_priority(struct thread *);
 280 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
 281 static int sched_interact_score(struct thread *);
 282 static void sched_interact_update(struct thread *);
 283 static void sched_interact_fork(struct thread *);
 284 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *);
 285
 286 /* Operations on per processor queues */
 287 static struct td_sched * tdq_choose(struct tdq *);
 288 static void tdq_setup(struct tdq *);
 289 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct td_sched *);
 290 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct td_sched *);
 291 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct td_sched *, int);
 292 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct td_sched *);
 293 void tdq_print(int cpu);
 294 static void runq_print(struct runq *rq);
 295 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
 296 #ifdef SMP
 297 static void tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
 298 static int tdq_idled(struct tdq *);
 299 static void tdq_notify(struct td_sched *);
 300 static struct td_sched *tdq_steal(struct tdq *);
 301 static struct td_sched *runq_steal(struct runq *);
 302 static int sched_pickcpu(struct td_sched *, int);
 303 static void sched_balance(void);
 304 static void sched_balance_groups(void);
 305 static void sched_balance_group(struct tdq_group *);
 306 static void sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
 307 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct td_sched *, int, int);
 308 static inline struct mtx *thread_block_switch(struct thread *);
 309 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
 310 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
 311
 312 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)   ((td)->td_pinned == 0)
 313 #endif
 314
 315 static void sched_setup(void *dummy);
 316 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL)
 317
 318 static void sched_initticks(void *dummy);
 319 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks, NULL)
 320
 321 /*
 322  * Print the threads waiting on a run-queue.
 323  */
 324 static void
 325 runq_print(struct runq *rq)
 326 {
 327         struct rqhead *rqh;
 328         struct td_sched *ts;
 329         int pri;
 330         int j;
 331         int i;
 332
 333         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
 334                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
 335                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
 336                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
 337                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
 338                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
 339                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
 340                                 TAILQ_FOREACH(ts, rqh, ts_procq) {
 341                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
 342                                             ts->ts_thread, ts->ts_thread->td_name, ts->ts_thread->td_priority, ts->ts_rqindex, pri);
 343                                 }
 344                         }
 345         }
 346 }
 347
 348 /*
 349  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
 350  */
 351 void
 352 tdq_print(int cpu)
 353 {
 354         struct tdq *tdq;
 355
 356         tdq = TDQ_CPU(cpu);
 357
 358         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
 359         printf("\tlockptr         %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
 360         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
 361         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
 362         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
 363         printf("\trealtime runq:\n");
 364         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
 365         printf("\ttimeshare runq:\n");
 366         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
 367         printf("\tidle runq:\n");
 368         runq_print(&tdq->tdq_idle);
 369 #ifdef SMP
 370         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
 371         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
 372         printf("\tgroup:             %d\n", TDG_ID(tdq->tdq_group));
 373         printf("\tLock name:         %s\n", tdq->tdq_group->tdg_name);
 374 #endif
 375 }
 376
 377 #define TS_RQ_PPQ       (((PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE) + 1) / RQ_NQS)
 378 /*
 379  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
 380  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
 381  * queue position for timeshare threads.
 382  */
 383 static __inline void
 384 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct td_sched *ts, int flags)
 385 {
 386         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 387         THREAD_LOCK_ASSERT(ts->ts_thread, MA_OWNED);
 388 #ifdef SMP
 389         if (THREAD_CAN_MIGRATE(ts->ts_thread)) {
 390                 tdq->tdq_transferable++;
 391                 tdq->tdq_group->tdg_transferable++;
 392                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
 393         }
 394 #endif
 395         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
 396                 u_char pri;
 397
 398                 pri = ts->ts_thread->td_priority;
 399                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_TIMESHARE && pri >= PRI_MIN_TIMESHARE,
 400                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
 401                 /*
 402                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
 403                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
 404                  */
 405                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
 406                         pri = (pri - PRI_MIN_TIMESHARE) / TS_RQ_PPQ;
 407                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
 408                         /*
 409                          * This effectively shortens the queue by one so we
 410                          * can have a one slot difference between idx and
 411                          * ridx while we wait for threads to drain.
 412                          */
 413                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
 414                             pri == tdq->tdq_ridx)
 415                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
 416                 } else
 417                         pri = tdq->tdq_ridx;
 418                 runq_add_pri(ts->ts_runq, ts, pri, flags);
 419         } else
 420                 runq_add(ts->ts_runq, ts, flags);
 421 }
 422
 423 /*
 424  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
 425  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
 426  * transferable count does not reflect them.
 427  */
 428 static __inline void
 429 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct td_sched *ts)
 430 {
 431         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 432         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
 433             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", ts->ts_thread));
 434 #ifdef SMP
 435         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
 436                 tdq->tdq_transferable--;
 437                 tdq->tdq_group->tdg_transferable--;
 438                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
 439         }
 440 #endif
 441         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
 442                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
 443                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, ts, &tdq->tdq_ridx);
 444                 else
 445                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, ts, NULL);
 446                 /*
 447                  * For timeshare threads we update the priority here so
 448                  * the priority reflects the time we've been sleeping.
 449                  */
 450                 ts->ts_ltick = ticks;
 451                 sched_pctcpu_update(ts);
 452                 sched_priority(ts->ts_thread);
 453         } else
 454                 runq_remove(ts->ts_runq, ts);
 455 }
 456
 457 /*
 458  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
 459  * for this thread to the referenced thread queue.
 460  */
 461 static void
 462 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct td_sched *ts)
 463 {
 464         int class;
 465
 466         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 467         THREAD_LOCK_ASSERT(ts->ts_thread, MA_OWNED);
 468         class = PRI_BASE(ts->ts_thread->td_pri_class);
 469         tdq->tdq_load++;
 470         CTR2(KTR_SCHED, "cpu %d load: %d", TDQ_ID(tdq), tdq->tdq_load);
 471         if (class != PRI_ITHD &&
 472             (ts->ts_thread->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
 473 #ifdef SMP
 474                 tdq->tdq_group->tdg_load++;
 475 #else
 476                 tdq->tdq_sysload++;
 477 #endif
 478 }
 479
 480 /*
 481  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
 482  * exiting.
 483  */
 484 static void
 485 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct td_sched *ts)
 486 {
 487         int class;
 488
 489         THREAD_LOCK_ASSERT(ts->ts_thread, MA_OWNED);
 490         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 491         class = PRI_BASE(ts->ts_thread->td_pri_class);
 492         if (class != PRI_ITHD &&
 493             (ts->ts_thread->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
 494 #ifdef SMP
 495                 tdq->tdq_group->tdg_load--;
 496 #else
 497                 tdq->tdq_sysload--;
 498 #endif
 499         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
 500             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
 501         tdq->tdq_load--;
 502         CTR1(KTR_SCHED, "load: %d", tdq->tdq_load);
 503         ts->ts_runq = NULL;
 504 }
 505
 506 #ifdef SMP
 507 /*
 508  * sched_balance is a simple CPU load balancing algorithm.  It operates by
 509  * finding the least loaded and most loaded cpu and equalizing their load
 510  * by migrating some processes.
 511  *
 512  * Dealing only with two CPUs at a time has two advantages.  Firstly, most
 513  * installations will only have 2 cpus.  Secondly, load balancing too much at
 514  * once can have an unpleasant effect on the system.  The scheduler rarely has
 515  * enough information to make perfect decisions.  So this algorithm chooses
 516  * simplicity and more gradual effects on load in larger systems.
 517  *
 518  */
 519 static void
 520 sched_balance()
 521 {
 522         struct tdq_group *high;
 523         struct tdq_group *low;
 524         struct tdq_group *tdg;
 525         struct tdq *tdq;
 526         int cnt;
 527         int i;
 528
 529         /*
 530          * Select a random time between .5 * balance_interval and
 531          * 1.5 * balance_interval.
 532          */
 533         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
 534         balance_ticks += random() % balance_interval;
 535         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
 536                 return;
 537         tdq = TDQ_SELF();
 538         TDQ_UNLOCK(tdq);
 539         low = high = NULL;
 540         i = random() % (tdg_maxid + 1);
 541         for (cnt = 0; cnt <= tdg_maxid; cnt++) {
 542                 tdg = TDQ_GROUP(i);
 543                 /*
 544                  * Find the CPU with the highest load that has some
 545                  * threads to transfer.
 546                  */
 547                 if ((high == NULL || tdg->tdg_load > high->tdg_load)
 548                     && tdg->tdg_transferable)
 549                         high = tdg;
 550                 if (low == NULL || tdg->tdg_load < low->tdg_load)
 551                         low = tdg;
 552                 if (++i > tdg_maxid)
 553                         i = 0;
 554         }
 555         if (low != NULL && high != NULL && high != low)
 556                 sched_balance_pair(LIST_FIRST(&high->tdg_members),
 557                     LIST_FIRST(&low->tdg_members));
 558         TDQ_LOCK(tdq);
 559 }
 560
 561 /*
 562  * Balance load between CPUs in a group.  Will only migrate within the group.
 563  */
 564 static void
 565 sched_balance_groups()
 566 {
 567         struct tdq *tdq;
 568         int i;
 569
 570         /*
 571          * Select a random time between .5 * balance_interval and
 572          * 1.5 * balance_interval.
 573          */
 574         balance_group_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
 575         balance_group_ticks += random() % balance_interval;
 576         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
 577                 return;
 578         tdq = TDQ_SELF();
 579         TDQ_UNLOCK(tdq);
 580         for (i = 0; i <= tdg_maxid; i++)
 581                 sched_balance_group(TDQ_GROUP(i));
 582         TDQ_LOCK(tdq);
 583 }
 584
 585 /*
 586  * Finds the greatest imbalance between two tdqs in a group.
 587  */
 588 static void
 589 sched_balance_group(struct tdq_group *tdg)
 590 {
 591         struct tdq *tdq;
 592         struct tdq *high;
 593         struct tdq *low;
 594         int load;
 595
 596         if (tdg->tdg_transferable == 0)
 597                 return;
 598         low = NULL;
 599         high = NULL;
 600         LIST_FOREACH(tdq, &tdg->tdg_members, tdq_siblings) {
 601                 load = tdq->tdq_load;
 602                 if (high == NULL || load > high->tdq_load)
 603                         high = tdq;
 604                 if (low == NULL || load < low->tdq_load)
 605                         low = tdq;
 606         }
 607         if (high != NULL && low != NULL && high != low)
 608                 sched_balance_pair(high, low);
 609 }
 610
 611 /*
 612  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
 613  */
 614 static void
 615 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
 616 {
 617         if (one < two) {
 618                 TDQ_LOCK(one);
 619                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
 620         } else {
 621                 TDQ_LOCK(two);
 622                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
 623         }
 624 }
 625
 626 /*
 627  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
 628  */
 629 static void
 630 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
 631 {
 632         TDQ_UNLOCK(one);
 633         TDQ_UNLOCK(two);
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
 638  */
 639 static void
 640 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
 641 {
 642         int transferable;
 643         int high_load;
 644         int low_load;
 645         int move;
 646         int diff;
 647         int i;
 648
 649         tdq_lock_pair(high, low);
 650         /*
 651          * If we're transfering within a group we have to use this specific
 652          * tdq's transferable count, otherwise we can steal from other members
 653          * of the group.
 654          */
 655         if (high->tdq_group == low->tdq_group) {
 656                 transferable = high->tdq_transferable;
 657                 high_load = high->tdq_load;
 658                 low_load = low->tdq_load;
 659         } else {
 660                 transferable = high->tdq_group->tdg_transferable;
 661                 high_load = high->tdq_group->tdg_load;
 662                 low_load = low->tdq_group->tdg_load;
 663         }
 664         /*
 665          * Determine what the imbalance is and then adjust that to how many
 666          * threads we actually have to give up (transferable).
 667          */
 668         if (transferable != 0) {
 669                 diff = high_load - low_load;
 670                 move = diff / 2;
 671                 if (diff & 0x1)
 672                         move++;
 673                 move = min(move, transferable);
 674                 for (i = 0; i < move; i++)
 675                         tdq_move(high, low);
 676                 /*
 677                  * IPI the target cpu to force it to reschedule with the new
 678                  * workload.
 679                  */
 680                 ipi_selected(1 << TDQ_ID(low), IPI_PREEMPT);
 681         }
 682         tdq_unlock_pair(high, low);
 683         return;
 684 }
 685
 686 /*
 687  * Move a thread from one thread queue to another.
 688  */
 689 static void
 690 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
 691 {
 692         struct td_sched *ts;
 693         struct thread *td;
 694         struct tdq *tdq;
 695         int cpu;
 696
 697         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
 698         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
 699
 700         tdq = from;
 701         cpu = TDQ_ID(to);
 702         ts = tdq_steal(tdq);
 703         if (ts == NULL) {
 704                 struct tdq_group *tdg;
 705
 706                 tdg = tdq->tdq_group;
 707                 LIST_FOREACH(tdq, &tdg->tdg_members, tdq_siblings) {
 708                         if (tdq == from || tdq->tdq_transferable == 0)
 709                                 continue;
 710                         ts = tdq_steal(tdq);
 711                         break;
 712                 }
 713                 if (ts == NULL)
 714                         return;
 715         }
 716         if (tdq == to)
 717                 return;
 718         td = ts->ts_thread;
 719         /*
 720          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
 721          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
 722          */
 723         thread_lock(td);
 724         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
 725         TDQ_UNLOCK(from);
 726         sched_rem(td);
 727         ts->ts_cpu = cpu;
 728         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
 729         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
 730 }
 731
 732 /*
 733  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
 734  * to it.
 735  */
 736 static int
 737 tdq_idled(struct tdq *tdq)
 738 {
 739         struct tdq_group *tdg;
 740         struct tdq *steal;
 741         int highload;
 742         int highcpu;
 743         int cpu;
 744
 745         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0)
 746                 return (1);
 747         /* We don't want to be preempted while we're iterating over tdqs */
 748         spinlock_enter();
 749         tdg = tdq->tdq_group;
 750         /*
 751          * If we're in a cpu group, try and steal threads from another cpu in
 752          * the group before idling.  In a HTT group all cpus share the same
 753          * run-queue lock, however, we still need a recursive lock to
 754          * call tdq_move().
 755          */
 756         if (steal_htt && tdg->tdg_cpus > 1 && tdg->tdg_transferable) {
 757                 TDQ_LOCK(tdq);
 758                 LIST_FOREACH(steal, &tdg->tdg_members, tdq_siblings) {
 759                         if (steal == tdq || steal->tdq_transferable == 0)
 760                                 continue;
 761                         TDQ_LOCK(steal);
 762                         goto steal;
 763                 }
 764                 TDQ_UNLOCK(tdq);
 765         }
 766         /*
 767          * Find the least loaded CPU with a transferable thread and attempt
 768          * to steal it.  We make a lockless pass and then verify that the
 769          * thread is still available after locking.
 770          */
 771         for (;;) {
 772                 highcpu = 0;
 773                 highload = 0;
 774                 for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
 775                         if (CPU_ABSENT(cpu))
 776                                 continue;
 777                         steal = TDQ_CPU(cpu);
 778                         if (steal->tdq_transferable == 0)
 779                                 continue;
 780                         if (steal->tdq_load < highload)
 781                                 continue;
 782                         highload = steal->tdq_load;
 783                         highcpu = cpu;
 784                 }
 785                 if (highload < steal_thresh)
 786                         break;
 787                 steal = TDQ_CPU(highcpu);
 788                 if (steal == tdq)
 789                         break;
 790                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
 791                 if (steal->tdq_load >= steal_thresh && steal->tdq_transferable)
 792                         goto steal;
 793                 tdq_unlock_pair(tdq, steal);
 794         }
 795         spinlock_exit();
 796         return (1);
 797 steal:
 798         spinlock_exit();
 799         tdq_move(steal, tdq);
 800         TDQ_UNLOCK(steal);
 801         mi_switch(SW_VOL, NULL);
 802         thread_unlock(curthread);
 803
 804         return (0);
 805 }
 806
 807 /*
 808  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
 809  */
 810 static void
 811 tdq_notify(struct td_sched *ts)
 812 {
 813         struct thread *ctd;
 814         struct pcpu *pcpu;
 815         int cpri;
 816         int pri;
 817         int cpu;
 818
 819         cpu = ts->ts_cpu;
 820         pri = ts->ts_thread->td_priority;
 821         pcpu = pcpu_find(cpu);
 822         ctd = pcpu->pc_curthread;
 823         cpri = ctd->td_priority;
 824
 825         /*
 826          * If our priority is not better than the current priority there is
 827          * nothing to do.
 828          */
 829         if (pri > cpri)
 830                 return;
 831         /*
 832          * Always IPI idle.
 833          */
 834         if (cpri > PRI_MIN_IDLE)
 835                 goto sendipi;
 836         /*
 837          * If we're realtime or better and there is timeshare or worse running
 838          * send an IPI.
 839          */
 840         if (pri < PRI_MAX_REALTIME && cpri > PRI_MAX_REALTIME)
 841                 goto sendipi;
 842         /*
 843          * Otherwise only IPI if we exceed the threshold.
 844          */
 845         if (pri > preempt_thresh)
 846                 return;
 847 sendipi:
 848         ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
 849         ipi_selected(1 << cpu, IPI_PREEMPT);
 850 }
 851
 852 /*
 853  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
 854  * index.
 855  */
 856 static struct td_sched *
 857 runq_steal_from(struct runq *rq, u_char start)
 858 {
 859         struct td_sched *ts;
 860         struct rqbits *rqb;
 861         struct rqhead *rqh;
 862         int first;
 863         int bit;
 864         int pri;
 865         int i;
 866
 867         rqb = &rq->rq_status;
 868         bit = start & (RQB_BPW -1);
 869         pri = 0;
 870         first = 0;
 871 again:
 872         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
 873                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
 874                         continue;
 875                 if (bit != 0) {
 876                         for (pri = bit; pri < RQB_BPW; pri++)
 877                                 if (rqb->rqb_bits[i] & (1ul << pri))
 878                                         break;
 879                         if (pri >= RQB_BPW)
 880                                 continue;
 881                 } else
 882                         pri = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
 883                 pri += (i << RQB_L2BPW);
 884                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
 885                 TAILQ_FOREACH(ts, rqh, ts_procq) {
 886                         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(ts->ts_thread))
 887                                 return (ts);
 888                         first = 1;
 889                 }
 890         }
 891         if (start != 0) {
 892                 start = 0;
 893                 goto again;
 894         }
 895
 896         return (NULL);
 897 }
 898
 899 /*
 900  * Steals load from a standard linear queue.
 901  */
 902 static struct td_sched *
 903 runq_steal(struct runq *rq)
 904 {
 905         struct rqhead *rqh;
 906         struct rqbits *rqb;
 907         struct td_sched *ts;
 908         int word;
 909         int bit;
 910
 911         rqb = &rq->rq_status;
 912         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
 913                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
 914                         continue;
 915                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
 916                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
 917                                 continue;
 918                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
 919                         TAILQ_FOREACH(ts, rqh, ts_procq)
 920                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(ts->ts_thread))
 921                                         return (ts);
 922                 }
 923         }
 924         return (NULL);
 925 }
 926
 927 /*
 928  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
 929  */
 930 static struct td_sched *
 931 tdq_steal(struct tdq *tdq)
 932 {
 933         struct td_sched *ts;
 934
 935         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
 936         if ((ts = runq_steal(&tdq->tdq_realtime)) != NULL)
 937                 return (ts);
 938         if ((ts = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
 939                 return (ts);
 940         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle));
 941 }
 942
 943 /*
 944  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
 945  * current lock and returns with the assigned queue locked.
 946  */
 947 static inline struct tdq *
 948 sched_setcpu(struct td_sched *ts, int cpu, int flags)
 949 {
 950         struct thread *td;
 951         struct tdq *tdq;
 952
 953         THREAD_LOCK_ASSERT(ts->ts_thread, MA_OWNED);
 954
 955         tdq = TDQ_CPU(cpu);
 956         td = ts->ts_thread;
 957         ts->ts_cpu = cpu;
 958
 959         /* If the lock matches just return the queue. */
 960         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
 961                 return (tdq);
 962 #ifdef notyet
 963         /*
 964          * If the thread isn't running its lockptr is a
 965          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
 966          * blocking.
 967          */
 968         if (TD_CAN_RUN(td)) {
 969                 TDQ_LOCK(tdq);
 970                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
 971                 return (tdq);
 972         }
 973 #endif
 974         /*
 975          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
 976          * prevent order reversals with other cpus locks.
 977          */
 978         thread_lock_block(td);
 979         TDQ_LOCK(tdq);
 980         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
 981         return (tdq);
 982 }
 983
 984 /*
 985  * Find the thread queue running the lowest priority thread.
 986  */
 987 static int
 988 tdq_lowestpri(void)
 989 {
 990         struct tdq *tdq;
 991         int lowpri;
 992         int lowcpu;
 993         int lowload;
 994         int load;
 995         int cpu;
 996         int pri;
 997
 998         lowload = 0;
 999         lowpri = lowcpu = 0;
1000         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
1001                 if (CPU_ABSENT(cpu))
1002                         continue;
1003                 tdq = TDQ_CPU(cpu);
1004                 pri = tdq->tdq_lowpri;
1005                 load = TDQ_CPU(cpu)->tdq_load;
1006                 CTR4(KTR_ULE,
1007                     "cpu %d pri %d lowcpu %d lowpri %d",
1008                     cpu, pri, lowcpu, lowpri);
1009                 if (pri < lowpri)
1010                         continue;
1011                 if (lowpri && lowpri == pri && load > lowload)
1012                         continue;
1013                 lowpri = pri;
1014                 lowcpu = cpu;
1015                 lowload = load;
1016         }
1017
1018         return (lowcpu);
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Find the thread queue with the least load.
1023  */
1024 static int
1025 tdq_lowestload(void)
1026 {
1027         struct tdq *tdq;
1028         int lowload;
1029         int lowpri;
1030         int lowcpu;
1031         int load;
1032         int cpu;
1033         int pri;
1034
1035         lowcpu = 0;
1036         lowload = TDQ_CPU(0)->tdq_load;
1037         lowpri = TDQ_CPU(0)->tdq_lowpri;
1038         for (cpu = 1; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
1039                 if (CPU_ABSENT(cpu))
1040                         continue;
1041                 tdq = TDQ_CPU(cpu);
1042                 load = tdq->tdq_load;
1043                 pri = tdq->tdq_lowpri;
1044                 CTR4(KTR_ULE, "cpu %d load %d lowcpu %d lowload %d",
1045                     cpu, load, lowcpu, lowload);
1046                 if (load > lowload)
1047                         continue;
1048                 if (load == lowload && pri < lowpri)
1049                         continue;
1050                 lowcpu = cpu;
1051                 lowload = load;
1052                 lowpri = pri;
1053         }
1054
1055         return (lowcpu);
1056 }
1057
1058 /*
1059  * Pick the destination cpu for sched_add().  Respects affinity and makes
1060  * a determination based on load or priority of available processors.
1061  */
1062 static int
1063 sched_pickcpu(struct td_sched *ts, int flags)
1064 {
1065         struct tdq *tdq;
1066         int self;
1067         int pri;
1068         int cpu;
1069
1070         cpu = self = PCPU_GET(cpuid);
1071         if (smp_started == 0)
1072                 return (self);
1073         /*
1074          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1075          */
1076         if (flags & SRQ_OURSELF) {
1077                 CTR1(KTR_ULE, "YIELDING %d",
1078                     curthread->td_priority);
1079                 return (self);
1080         }
1081         pri = ts->ts_thread->td_priority;
1082         cpu = ts->ts_cpu;
1083         /*
1084          * Regardless of affinity, if the last cpu is idle send it there.
1085          */
1086         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1087         if (tdq->tdq_lowpri > PRI_MIN_IDLE) {
1088                 CTR5(KTR_ULE,
1089                     "ts_cpu %d idle, ltick %d ticks %d pri %d curthread %d",
1090                     ts->ts_cpu, ts->ts_rltick, ticks, pri,
1091                     tdq->tdq_lowpri);
1092                 return (ts->ts_cpu);
1093         }
1094         /*
1095          * If we have affinity, try to place it on the cpu we last ran on.
1096          */
1097         if (SCHED_AFFINITY(ts) && tdq->tdq_lowpri > pri) {
1098                 CTR5(KTR_ULE,
1099                     "affinity for %d, ltick %d ticks %d pri %d curthread %d",
1100                     ts->ts_cpu, ts->ts_rltick, ticks, pri,
1101                     tdq->tdq_lowpri);
1102                 return (ts->ts_cpu);
1103         }
1104         /*
1105          * Look for an idle group.
1106          */
1107         CTR1(KTR_ULE, "tdq_idle %X", tdq_idle);
1108         cpu = ffs(tdq_idle);
1109         if (cpu)
1110                 return (--cpu);
1111         /*
1112          * If there are no idle cores see if we can run the thread locally.
1113          * This may improve locality among sleepers and wakers when there
1114          * is shared data.
1115          */
1116         if (tryself && pri < TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri) {
1117                 CTR1(KTR_ULE, "tryself %d",
1118                     curthread->td_priority);
1119                 return (self);
1120         }
1121         /*
1122          * Now search for the cpu running the lowest priority thread with
1123          * the least load.
1124          */
1125         if (pick_pri)
1126                 cpu = tdq_lowestpri();
1127         else
1128                 cpu = tdq_lowestload();
1129         return (cpu);
1130 }
1131
1132 #endif  /* SMP */
1133
1134 /*
1135  * Pick the highest priority task we have and return it.
1136  */
1137 static struct td_sched *
1138 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1139 {
1140         struct td_sched *ts;
1141
1142         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1143         ts = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1144         if (ts != NULL)
1145                 return (ts);
1146         ts = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1147         if (ts != NULL) {
1148                 KASSERT(ts->ts_thread->td_priority >= PRI_MIN_TIMESHARE,
1149                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1150                     ts->ts_thread->td_priority));
1151                 return (ts);
1152         }
1153
1154         ts = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1155         if (ts != NULL) {
1156                 KASSERT(ts->ts_thread->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1157                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1158                     ts->ts_thread->td_priority));
1159                 return (ts);
1160         }
1161
1162         return (NULL);
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Initialize a thread queue.
1167  */
1168 static void
1169 tdq_setup(struct tdq *tdq)
1170 {
1171
1172         if (bootverbose)
1173                 printf("ULE: setup cpu %d\n", TDQ_ID(tdq));
1174         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1175         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1176         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1177         tdq->tdq_load = 0;
1178 }
1179
1180 #ifdef SMP
1181 static void
1182 tdg_setup(struct tdq_group *tdg)
1183 {
1184         if (bootverbose)
1185                 printf("ULE: setup cpu group %d\n", TDG_ID(tdg));
1186         snprintf(tdg->tdg_name, sizeof(tdg->tdg_name),
1187             "sched lock %d", (int)TDG_ID(tdg));
1188         mtx_init(&tdg->tdg_lock, tdg->tdg_name, "sched lock",
1189             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1190         LIST_INIT(&tdg->tdg_members);
1191         tdg->tdg_load = 0;
1192         tdg->tdg_transferable = 0;
1193         tdg->tdg_cpus = 0;
1194         tdg->tdg_mask = 0;
1195         tdg->tdg_cpumask = 0;
1196         tdg->tdg_idlemask = 0;
1197 }
1198
1199 static void
1200 tdg_add(struct tdq_group *tdg, struct tdq *tdq)
1201 {
1202         if (tdg->tdg_mask == 0)
1203                 tdg->tdg_mask |= 1 << TDQ_ID(tdq);
1204         tdg->tdg_cpumask |= 1 << TDQ_ID(tdq);
1205         tdg->tdg_cpus++;
1206         tdq->tdq_group = tdg;
1207         tdq->tdq_lock = &tdg->tdg_lock;
1208         LIST_INSERT_HEAD(&tdg->tdg_members, tdq, tdq_siblings);
1209         if (bootverbose)
1210                 printf("ULE: adding cpu %d to group %d: cpus %d mask 0x%X\n",
1211                     TDQ_ID(tdq), TDG_ID(tdg), tdg->tdg_cpus, tdg->tdg_cpumask);
1212 }
1213
1214 static void
1215 sched_setup_topology(void)
1216 {
1217         struct tdq_group *tdg;
1218         struct cpu_group *cg;
1219         int balance_groups;
1220         struct tdq *tdq;
1221         int i;
1222         int j;
1223
1224         topology = 1;
1225         balance_groups = 0;
1226         for (i = 0; i < smp_topology->ct_count; i++) {
1227                 cg = &smp_topology->ct_group[i];
1228                 tdg = &tdq_groups[i];
1229                 /*
1230                  * Initialize the group.
1231                  */
1232                 tdg_setup(tdg);
1233                 /*
1234                  * Find all of the group members and add them.
1235                  */
1236                 for (j = 0; j < MAXCPU; j++) {
1237                         if ((cg->cg_mask & (1 << j)) != 0) {
1238                                 tdq = TDQ_CPU(j);
1239                                 tdq_setup(tdq);
1240                                 tdg_add(tdg, tdq);
1241                         }
1242                 }
1243                 if (tdg->tdg_cpus > 1)
1244                         balance_groups = 1;
1245         }
1246         tdg_maxid = smp_topology->ct_count - 1;
1247         if (balance_groups)
1248                 sched_balance_groups();
1249 }
1250
1251 static void
1252 sched_setup_smp(void)
1253 {
1254         struct tdq_group *tdg;
1255         struct tdq *tdq;
1256         int cpus;
1257         int i;
1258
1259         for (cpus = 0, i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1260                 if (CPU_ABSENT(i))
1261                         continue;
1262                 tdq = &tdq_cpu[i];
1263                 tdg = &tdq_groups[i];
1264                 /*
1265                  * Setup a tdq group with one member.
1266                  */
1267                 tdg_setup(tdg);
1268                 tdq_setup(tdq);
1269                 tdg_add(tdg, tdq);
1270                 cpus++;
1271         }
1272         tdg_maxid = cpus - 1;
1273 }
1274
1275 /*
1276  * Fake a topology with one group containing all CPUs.
1277  */
1278 static void
1279 sched_fake_topo(void)
1280 {
1281 #ifdef SCHED_FAKE_TOPOLOGY
1282         static struct cpu_top top;
1283         static struct cpu_group group;
1284
1285         top.ct_count = 1;
1286         top.ct_group = &group;
1287         group.cg_mask = all_cpus;
1288         group.cg_count = mp_ncpus;
1289         group.cg_children = 0;
1290         smp_topology = &top;
1291 #endif
1292 }
1293 #endif
1294
1295 /*
1296  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1297  * information.
1298  */
1299 static void
1300 sched_setup(void *dummy)
1301 {
1302         struct tdq *tdq;
1303
1304         tdq = TDQ_SELF();
1305 #ifdef SMP
1306         sched_fake_topo();
1307         /*
1308          * Setup tdqs based on a topology configuration or vanilla SMP based
1309          * on mp_maxid.
1310          */
1311         if (smp_topology == NULL)
1312                 sched_setup_smp();
1313         else
1314                 sched_setup_topology();
1315         balance_tdq = tdq;
1316         sched_balance();
1317 #else
1318         tdq_setup(tdq);
1319         mtx_init(&tdq_lock, "sched lock", "sched lock", MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1320         tdq->tdq_lock = &tdq_lock;
1321 #endif
1322         /*
1323          * To avoid divide-by-zero, we set realstathz a dummy value
1324          * in case which sched_clock() called before sched_initticks().
1325          */
1326         realstathz = hz;
1327         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1328         tickincr = 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
1329
1330         /* Add thread0's load since it's running. */
1331         TDQ_LOCK(tdq);
1332         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1333         tdq_load_add(tdq, &td_sched0);
1334         TDQ_UNLOCK(tdq);
1335 }
1336
1337 /*
1338  * This routine determines the tickincr after stathz and hz are setup.
1339  */
1340 /* ARGSUSED */
1341 static void
1342 sched_initticks(void *dummy)
1343 {
1344         int incr;
1345
1346         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1347         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1348
1349         /*
1350          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1351          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1352          */
1353         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1354         /*
1355          * This does not work for values of stathz that are more than
1356          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1357          */
1358         if (incr == 0)
1359                 incr = 1;
1360         tickincr = incr;
1361 #ifdef SMP
1362         /*
1363          * Set the default balance interval now that we know
1364          * what realstathz is.
1365          */
1366         balance_interval = realstathz;
1367         /*
1368          * Set steal thresh to log2(mp_ncpu) but no greater than 4.  This
1369          * prevents excess thrashing on large machines and excess idle on
1370          * smaller machines.
1371          */
1372         steal_thresh = min(ffs(mp_ncpus) - 1, 4);
1373         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1374 #endif
1375 }
1376
1377
1378 /*
1379  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1380  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1381  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1382  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1383  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1384  */
1385 static int
1386 sched_interact_score(struct thread *td)
1387 {
1388         struct td_sched *ts;
1389         int div;
1390
1391         ts = td->td_sched;
1392         /*
1393          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1394          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1395          * no chance.
1396          */
1397         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1398                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1399                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1400
1401         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1402                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1403                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1404                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1405         }
1406         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1407                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1408                 return (ts->ts_runtime / div);
1409         }
1410         /* runtime == slptime */
1411         if (ts->ts_runtime)
1412                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1413
1414         /*
1415          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1416          */
1417         return (0);
1418
1419 }
1420
1421 /*
1422  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1423  * process.
1424  */
1425 static void
1426 sched_priority(struct thread *td)
1427 {
1428         int score;
1429         int pri;
1430
1431         if (td->td_pri_class != PRI_TIMESHARE)
1432                 return;
1433         /*
1434          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1435          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1436          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1437          *
1438          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1439          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1440          * utilization and the rest is decided by nice value.
1441          *
1442          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1443          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1444          * considered interactive.
1445          */
1446         score = imax(0, sched_interact_score(td) - td->td_proc->p_nice);
1447         if (score < sched_interact) {
1448                 pri = PRI_MIN_REALTIME;
1449                 pri += ((PRI_MAX_REALTIME - PRI_MIN_REALTIME) / sched_interact)
1450                     * score;
1451                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_REALTIME && pri <= PRI_MAX_REALTIME,
1452                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1453                     pri, score));
1454         } else {
1455                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1456                 if (td->td_sched->ts_ticks)
1457                         pri += SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched);
1458                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1459                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_TIMESHARE && pri <= PRI_MAX_TIMESHARE,
1460                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, "
1461                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1462                     pri, td->td_proc->p_nice, td->td_sched->ts_ticks,
1463                     td->td_sched->ts_ftick, td->td_sched->ts_ltick,
1464                     SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched)));
1465         }
1466         sched_user_prio(td, pri);
1467
1468         return;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1473  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1474  * function is ugly due to integer math.
1475  */
1476 static void
1477 sched_interact_update(struct thread *td)
1478 {
1479         struct td_sched *ts;
1480         u_int sum;
1481
1482         ts = td->td_sched;
1483         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1484         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1485                 return;
1486         /*
1487          * This only happens from two places:
1488          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1489          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1490          */
1491         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1492                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1493                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1494                         ts->ts_slptime = 1;
1495                 } else {
1496                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1497                         ts->ts_runtime = 1;
1498                 }
1499                 return;
1500         }
1501         /*
1502          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1503          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1504          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1505          */
1506         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1507                 ts->ts_runtime /= 2;
1508                 ts->ts_slptime /= 2;
1509                 return;
1510         }
1511         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1512         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1513 }
1514
1515 /*
1516  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1517  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1518  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1519  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1520  */
1521 static void
1522 sched_interact_fork(struct thread *td)
1523 {
1524         int ratio;
1525         int sum;
1526
1527         sum = td->td_sched->ts_runtime + td->td_sched->ts_slptime;
1528         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1529                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1530                 td->td_sched->ts_runtime /= ratio;
1531                 td->td_sched->ts_slptime /= ratio;
1532         }
1533 }
1534
1535 /*
1536  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1537  */
1538 void
1539 schedinit(void)
1540 {
1541
1542         /*
1543          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
1544          */
1545         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
1546         thread0.td_sched = &td_sched0;
1547         td_sched0.ts_ltick = ticks;
1548         td_sched0.ts_ftick = ticks;
1549         td_sched0.ts_thread = &thread0;
1550 }
1551
1552 /*
1553  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1554  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1555  * at most sched_slice stathz ticks.
1556  */
1557 int
1558 sched_rr_interval(void)
1559 {
1560
1561         /* Convert sched_slice to hz */
1562         return (hz/(realstathz/sched_slice));
1563 }
1564
1565 /*
1566  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1567  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1568  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1569  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1570  */
1571 static void
1572 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts)
1573 {
1574
1575         if (ts->ts_ticks == 0)
1576                 return;
1577         if (ticks - (hz / 10) < ts->ts_ltick &&
1578             SCHED_TICK_TOTAL(ts) < SCHED_TICK_MAX)
1579                 return;
1580         /*
1581          * Adjust counters and watermark for pctcpu calc.
1582          */
1583         if (ts->ts_ltick > ticks - SCHED_TICK_TARG)
1584                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ticks - ts->ts_ftick)) *
1585                             SCHED_TICK_TARG;
1586         else
1587                 ts->ts_ticks = 0;
1588         ts->ts_ltick = ticks;
1589         ts->ts_ftick = ts->ts_ltick - SCHED_TICK_TARG;
1590 }
1591
1592 /*
1593  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1594  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1595  * functions.
1596  */
1597 static void
1598 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1599 {
1600         struct td_sched *ts;
1601
1602         CTR6(KTR_SCHED, "sched_prio: %p(%s) prio %d newprio %d by %p(%s)",
1603             td, td->td_name, td->td_priority, prio, curthread,
1604             curthread->td_name);
1605         ts = td->td_sched;
1606         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1607         if (td->td_priority == prio)
1608                 return;
1609
1610         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1611                 /*
1612                  * If the priority has been elevated due to priority
1613                  * propagation, we may have to move ourselves to a new
1614                  * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1615                  * cases.
1616                  */
1617                 sched_rem(td);
1618                 td->td_priority = prio;
1619                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1620 #ifdef SMP
1621         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1622                 struct tdq *tdq;
1623
1624                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1625                 if (prio < tdq->tdq_lowpri ||
1626                    (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri && tdq->tdq_load <= 1))
1627                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1628                 td->td_priority = prio;
1629 #endif
1630         } else
1631                 td->td_priority = prio;
1632 }
1633
1634 /*
1635  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1636  * priority.
1637  */
1638 void
1639 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1640 {
1641
1642         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1643         sched_thread_priority(td, prio);
1644 }
1645
1646 /*
1647  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1648  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1649  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1650  * requests.  If the thread's regular priority is less
1651  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1652  * of prio.
1653  */
1654 void
1655 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1656 {
1657         u_char base_pri;
1658
1659         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1660             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1661                 base_pri = td->td_user_pri;
1662         else
1663                 base_pri = td->td_base_pri;
1664         if (prio >= base_pri) {
1665                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1666                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1667         } else
1668                 sched_lend_prio(td, prio);
1669 }
1670
1671 /*
1672  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1673  */
1674 void
1675 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1676 {
1677         u_char oldprio;
1678
1679         /* First, update the base priority. */
1680         td->td_base_pri = prio;
1681
1682         /*
1683          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1684          * ever lower the priority.
1685          */
1686         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1687                 return;
1688
1689         /* Change the real priority. */
1690         oldprio = td->td_priority;
1691         sched_thread_priority(td, prio);
1692
1693         /*
1694          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1695          * its state.
1696          */
1697         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1698                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1699 }
1700
1701 /*
1702  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1703  */
1704 void
1705 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1706 {
1707         u_char oldprio;
1708
1709         td->td_base_user_pri = prio;
1710         if (td->td_flags & TDF_UBORROWING && td->td_user_pri <= prio)
1711                 return;
1712         oldprio = td->td_user_pri;
1713         td->td_user_pri = prio;
1714 }
1715
1716 void
1717 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1718 {
1719         u_char oldprio;
1720
1721         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1722         td->td_flags |= TDF_UBORROWING;
1723         oldprio = td->td_user_pri;
1724         td->td_user_pri = prio;
1725 }
1726
1727 void
1728 sched_unlend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1729 {
1730         u_char base_pri;
1731
1732         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1733         base_pri = td->td_base_user_pri;
1734         if (prio >= base_pri) {
1735                 td->td_flags &= ~TDF_UBORROWING;
1736                 sched_user_prio(td, base_pri);
1737         } else {
1738                 sched_lend_user_prio(td, prio);
1739         }
1740 }
1741
1742 /*
1743  * Add the thread passed as 'newtd' to the run queue before selecting
1744  * the next thread to run.  This is only used for KSE.
1745  */
1746 static void
1747 sched_switchin(struct tdq *tdq, struct thread *td)
1748 {
1749 #ifdef SMP
1750         spinlock_enter();
1751         TDQ_UNLOCK(tdq);
1752         thread_lock(td);
1753         spinlock_exit();
1754         sched_setcpu(td->td_sched, TDQ_ID(tdq), SRQ_YIELDING);
1755 #else
1756         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
1757 #endif
1758         tdq_add(tdq, td, SRQ_YIELDING);
1759         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1760 }
1761
1762 /*
1763  * Block a thread for switching.  Similar to thread_block() but does not
1764  * bump the spin count.
1765  */
1766 static inline struct mtx *
1767 thread_block_switch(struct thread *td)
1768 {
1769         struct mtx *lock;
1770
1771         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1772         lock = td->td_lock;
1773         td->td_lock = &blocked_lock;
1774         mtx_unlock_spin(lock);
1775
1776         return (lock);
1777 }
1778
1779 /*
1780  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1781  * cpu binding.
1782  */
1783 static struct mtx *
1784 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1785 {
1786         struct tdq *tdn;
1787
1788         tdn = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
1789 #ifdef SMP
1790         /*
1791          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1792          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1793          * not holding either run-queue lock.
1794          */
1795         spinlock_enter();
1796         thread_block_switch(td);        /* This releases the lock on tdq. */
1797         TDQ_LOCK(tdn);
1798         tdq_add(tdn, td, flags);
1799         tdq_notify(td->td_sched);
1800         /*
1801          * After we unlock tdn the new cpu still can't switch into this
1802          * thread until we've unblocked it in cpu_switch().  The lock
1803          * pointers may match in the case of HTT cores.  Don't unlock here
1804          * or we can deadlock when the other CPU runs the IPI handler.
1805          */
1806         if (TDQ_LOCKPTR(tdn) != TDQ_LOCKPTR(tdq)) {
1807                 TDQ_UNLOCK(tdn);
1808                 TDQ_LOCK(tdq);
1809         }
1810         spinlock_exit();
1811 #endif
1812         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Release a thread that was blocked with thread_block_switch().
1817  */
1818 static inline void
1819 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
1820 {
1821         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
1822             (uintptr_t)mtx);
1823 }
1824
1825 /*
1826  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
1827  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
1828  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
1829  * be assigned elsewhere via binding.
1830  */
1831 void
1832 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
1833 {
1834         struct tdq *tdq;
1835         struct td_sched *ts;
1836         struct mtx *mtx;
1837         int srqflag;
1838         int cpuid;
1839
1840         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1841
1842         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1843         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1844         ts = td->td_sched;
1845         mtx = td->td_lock;
1846 #ifdef SMP
1847         ts->ts_rltick = ticks;
1848 #endif
1849         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1850         td->td_oncpu = NOCPU;
1851         td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
1852         td->td_owepreempt = 0;
1853         /*
1854          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
1855          * to CAN_RUN as well.
1856          */
1857         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
1858                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1859                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1860         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1861                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1862                 tdq_load_rem(tdq, ts);
1863                 srqflag = (flags & SW_PREEMPT) ?
1864                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1865                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
1866                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
1867                         tdq_add(tdq, td, srqflag);
1868                 else
1869                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
1870         } else {
1871                 /* This thread must be going to sleep. */
1872                 TDQ_LOCK(tdq);
1873                 mtx = thread_block_switch(td);
1874                 tdq_load_rem(tdq, ts);
1875         }
1876         /*
1877          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
1878          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
1879          * thread-queue locked.
1880          */
1881         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1882         /*
1883          * If KSE assigned a new thread just add it here and let choosethread
1884          * select the best one.
1885          */
1886         if (newtd != NULL)
1887                 sched_switchin(tdq, newtd);
1888         newtd = choosethread();
1889         /*
1890          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
1891          */
1892         if (td != newtd) {
1893 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1894                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1895                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1896 #endif
1897                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
1898                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
1899                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
1900                 /*
1901                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
1902                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
1903                  * run queue lock.
1904                  */
1905                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1906                 tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1907                 lock_profile_obtain_lock_success(
1908                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
1909 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1910                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1911                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1912 #endif
1913         } else
1914                 thread_unblock_switch(td, mtx);
1915         /*
1916          * Assert that all went well and return.
1917          */
1918 #ifdef SMP
1919         /* We should always get here with the lowest priority td possible */
1920         tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
1921 #endif
1922         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1923         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1924         td->td_oncpu = cpuid;
1925 }
1926
1927 /*
1928  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
1929  */
1930 void
1931 sched_nice(struct proc *p, int nice)
1932 {
1933         struct thread *td;
1934
1935         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1936         PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1937
1938         p->p_nice = nice;
1939         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1940                 thread_lock(td);
1941                 sched_priority(td);
1942                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
1943                 thread_unlock(td);
1944         }
1945 }
1946
1947 /*
1948  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
1949  */
1950 void
1951 sched_sleep(struct thread *td)
1952 {
1953
1954         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1955
1956         td->td_slptick = ticks;
1957 }
1958
1959 /*
1960  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
1961  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
1962  */
1963 void
1964 sched_wakeup(struct thread *td)
1965 {
1966         struct td_sched *ts;
1967         int slptick;
1968
1969         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1970         ts = td->td_sched;
1971         /*
1972          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
1973          * priority.
1974          */
1975         slptick = td->td_slptick;
1976         td->td_slptick = 0;
1977         if (slptick && slptick != ticks) {
1978                 u_int hzticks;
1979
1980                 hzticks = (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1981                 ts->ts_slptime += hzticks;
1982                 sched_interact_update(td);
1983                 sched_pctcpu_update(ts);
1984                 sched_priority(td);
1985         }
1986         /* Reset the slice value after we sleep. */
1987         ts->ts_slice = sched_slice;
1988         sched_add(td, SRQ_BORING);
1989 }
1990
1991 /*
1992  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
1993  * priority.
1994  */
1995 void
1996 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
1997 {
1998         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1999         sched_fork_thread(td, child);
2000         /*
2001          * Penalize the parent and child for forking.
2002          */
2003         sched_interact_fork(child);
2004         sched_priority(child);
2005         td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2006         sched_interact_update(td);
2007         sched_priority(td);
2008 }
2009
2010 /*
2011  * Fork a new thread, may be within the same process.
2012  */
2013 void
2014 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2015 {
2016         struct td_sched *ts;
2017         struct td_sched *ts2;
2018
2019         /*
2020          * Initialize child.
2021          */
2022         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2023         sched_newthread(child);
2024         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
2025         ts = td->td_sched;
2026         ts2 = child->td_sched;
2027         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
2028         ts2->ts_runq = NULL;
2029         /*
2030          * Grab our parents cpu estimation information and priority.
2031          */
2032         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
2033         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
2034         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
2035         child->td_user_pri = td->td_user_pri;
2036         child->td_base_user_pri = td->td_base_user_pri;
2037         /*
2038          * And update interactivity score.
2039          */
2040         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
2041         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
2042         ts2->ts_slice = 1;      /* Attempt to quickly learn interactivity. */
2043 }
2044
2045 /*
2046  * Adjust the priority class of a thread.
2047  */
2048 void
2049 sched_class(struct thread *td, int class)
2050 {
2051
2052         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2053         if (td->td_pri_class == class)
2054                 return;
2055
2056 #ifdef SMP
2057         /*
2058          * On SMP if we're on the RUNQ we must adjust the transferable
2059          * count because could be changing to or from an interrupt
2060          * class.
2061          */
2062         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2063                 struct tdq *tdq;
2064
2065                 tdq = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
2066                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
2067                         tdq->tdq_transferable--;
2068                         tdq->tdq_group->tdg_transferable--;
2069                 }
2070                 td->td_pri_class = class;
2071                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
2072                         tdq->tdq_transferable++;
2073                         tdq->tdq_group->tdg_transferable++;
2074                 }
2075         }
2076 #endif
2077         td->td_pri_class = class;
2078 }
2079
2080 /*
2081  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2082  */
2083 void
2084 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2085 {
2086         struct thread *td;
2087
2088         CTR3(KTR_SCHED, "sched_exit: %p(%s) prio %d",
2089             child, child->td_name, child->td_priority);
2090
2091         PROC_SLOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2092         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2093         sched_exit_thread(td, child);
2094 }
2095
2096 /*
2097  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2098  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2099  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2100  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2101  */
2102 void
2103 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2104 {
2105
2106         CTR3(KTR_SCHED, "sched_exit_thread: %p(%s) prio %d",
2107             child, child->td_name, child->td_priority);
2108
2109 #ifdef KSE
2110         /*
2111          * KSE forks and exits so often that this penalty causes short-lived
2112          * threads to always be non-interactive.  This causes mozilla to
2113          * crawl under load.
2114          */
2115         if ((td->td_pflags & TDP_SA) && td->td_proc == child->td_proc)
2116                 return;
2117 #endif
2118         /*
2119          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2120          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2121          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2122          */
2123         thread_lock(td);
2124         td->td_sched->ts_runtime += child->td_sched->ts_runtime;
2125         sched_interact_update(td);
2126         sched_priority(td);
2127         thread_unlock(td);
2128 }
2129
2130 /*
2131  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2132  * to static priorities in msleep() or similar.
2133  */
2134 void
2135 sched_userret(struct thread *td)
2136 {
2137         /*
2138          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in
2139          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
2140          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
2141          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
2142          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
2143          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
2144          * it perfectly here.
2145          */
2146         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
2147             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
2148         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
2149                 thread_lock(td);
2150                 td->td_priority = td->td_user_pri;
2151                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2152                 thread_unlock(td);
2153         }
2154 }
2155
2156 /*
2157  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2158  * threads.
2159  */
2160 void
2161 sched_clock(struct thread *td)
2162 {
2163         struct tdq *tdq;
2164         struct td_sched *ts;
2165
2166         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2167         tdq = TDQ_SELF();
2168 #ifdef SMP
2169         /*
2170          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2171          */
2172         if (balance_tdq == tdq) {
2173                 if (balance_ticks && --balance_ticks == 0)
2174                         sched_balance();
2175                 if (balance_group_ticks && --balance_group_ticks == 0)
2176                         sched_balance_groups();
2177         }
2178 #endif
2179         /*
2180          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2181          * threads get a chance to run.
2182          */
2183         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2184                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2185                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2186                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2187         }
2188         ts = td->td_sched;
2189         if (td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT)
2190                 return;
2191         if (td->td_pri_class == PRI_TIMESHARE) {
2192                 /*
2193                  * We used a tick; charge it to the thread so
2194                  * that we can compute our interactivity.
2195                  */
2196                 td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2197                 sched_interact_update(td);
2198         }
2199         /*
2200          * We used up one time slice.
2201          */
2202         if (--ts->ts_slice > 0)
2203                 return;
2204         /*
2205          * We're out of time, recompute priorities and requeue.
2206          */
2207         sched_priority(td);
2208         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2209 }
2210
2211 /*
2212  * Called once per hz tick.  Used for cpu utilization information.  This
2213  * is easier than trying to scale based on stathz.
2214  */
2215 void
2216 sched_tick(void)
2217 {
2218         struct td_sched *ts;
2219
2220         ts = curthread->td_sched;
2221         /* Adjust ticks for pctcpu */
2222         ts->ts_ticks += 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
2223         ts->ts_ltick = ticks;
2224         /*
2225          * Update if we've exceeded our desired tick threshhold by over one
2226          * second.
2227          */
2228         if (ts->ts_ftick + SCHED_TICK_MAX < ts->ts_ltick)
2229                 sched_pctcpu_update(ts);
2230 }
2231
2232 /*
2233  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2234  * cooperative idle threads.
2235  */
2236 int
2237 sched_runnable(void)
2238 {
2239         struct tdq *tdq;
2240         int load;
2241
2242         load = 1;
2243
2244         tdq = TDQ_SELF();
2245         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2246                 if (tdq->tdq_load > 0)
2247                         goto out;
2248         } else
2249                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2250                         goto out;
2251         load = 0;
2252 out:
2253         return (load);
2254 }
2255
2256 /*
2257  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2258  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2259  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2260  */
2261 struct thread *
2262 sched_choose(void)
2263 {
2264 #ifdef SMP
2265         struct tdq_group *tdg;
2266 #endif
2267         struct td_sched *ts;
2268         struct thread *td;
2269         struct tdq *tdq;
2270
2271         tdq = TDQ_SELF();
2272         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2273         ts = tdq_choose(tdq);
2274         if (ts) {
2275                 tdq_runq_rem(tdq, ts);
2276                 return (ts->ts_thread);
2277         }
2278         td = PCPU_GET(idlethread);
2279 #ifdef SMP
2280         /*
2281          * We only set the idled bit when all of the cpus in the group are
2282          * idle.  Otherwise we could get into a situation where a thread bounces
2283          * back and forth between two idle cores on seperate physical CPUs.
2284          */
2285         tdg = tdq->tdq_group;
2286         tdg->tdg_idlemask |= PCPU_GET(cpumask);
2287         if (tdg->tdg_idlemask == tdg->tdg_cpumask)
2288                 atomic_set_int(&tdq_idle, tdg->tdg_mask);
2289         tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2290 #endif
2291         return (td);
2292 }
2293
2294 /*
2295  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2296  * we always request it once we exit a critical section.
2297  */
2298 static inline void
2299 sched_setpreempt(struct thread *td)
2300 {
2301         struct thread *ctd;
2302         int cpri;
2303         int pri;
2304
2305         ctd = curthread;
2306         pri = td->td_priority;
2307         cpri = ctd->td_priority;
2308         if (td->td_priority < ctd->td_priority)
2309                 curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2310         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2311                 return;
2312         /*
2313          * Always preempt IDLE threads.  Otherwise only if the preempting
2314          * thread is an ithread.
2315          */
2316         if (pri > preempt_thresh && cpri < PRI_MIN_IDLE)
2317                 return;
2318         ctd->td_owepreempt = 1;
2319         return;
2320 }
2321
2322 /*
2323  * Add a thread to a thread queue.  Initializes priority, slice, runq, and
2324  * add it to the appropriate queue.  This is the internal function called
2325  * when the tdq is predetermined.
2326  */
2327 void
2328 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2329 {
2330         struct td_sched *ts;
2331         int class;
2332 #ifdef SMP
2333         int cpumask;
2334 #endif
2335
2336         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2337         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2338             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2339         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2340             ("sched_add: bad thread state"));
2341         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2342             ("sched_add: thread swapped out"));
2343
2344         ts = td->td_sched;
2345         class = PRI_BASE(td->td_pri_class);
2346         TD_SET_RUNQ(td);
2347         if (ts->ts_slice == 0)
2348                 ts->ts_slice = sched_slice;
2349         /*
2350          * Pick the run queue based on priority.
2351          */
2352         if (td->td_priority <= PRI_MAX_REALTIME)
2353                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
2354         else if (td->td_priority <= PRI_MAX_TIMESHARE)
2355                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
2356         else
2357                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
2358 #ifdef SMP
2359         cpumask = 1 << ts->ts_cpu;
2360         /*
2361          * If we had been idle, clear our bit in the group and potentially
2362          * the global bitmap.
2363          */
2364         if ((class != PRI_IDLE && class != PRI_ITHD) &&
2365             (tdq->tdq_group->tdg_idlemask & cpumask) != 0) {
2366                 /*
2367                  * Check to see if our group is unidling, and if so, remove it
2368                  * from the global idle mask.
2369                  */
2370                 if (tdq->tdq_group->tdg_idlemask ==
2371                     tdq->tdq_group->tdg_cpumask)
2372                         atomic_clear_int(&tdq_idle, tdq->tdq_group->tdg_mask);
2373                 /*
2374                  * Now remove ourselves from the group specific idle mask.
2375                  */
2376                 tdq->tdq_group->tdg_idlemask &= ~cpumask;
2377         }
2378         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2379                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2380 #endif
2381         tdq_runq_add(tdq, ts, flags);
2382         tdq_load_add(tdq, ts);
2383 }
2384
2385 /*
2386  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2387  * preemption or IPI a remote processor if required.
2388  */
2389 void
2390 sched_add(struct thread *td, int flags)
2391 {
2392         struct td_sched *ts;
2393         struct tdq *tdq;
2394 #ifdef SMP
2395         int cpuid;
2396         int cpu;
2397 #endif
2398         CTR5(KTR_SCHED, "sched_add: %p(%s) prio %d by %p(%s)",
2399             td, td->td_name, td->td_priority, curthread,
2400             curthread->td_name);
2401         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2402         ts = td->td_sched;
2403         /*
2404          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2405          * run-queue.
2406          */
2407         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2408                 sched_priority(td);
2409 #ifdef SMP
2410         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2411         /*
2412          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2413          * target cpu.
2414          */
2415         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
2416             curthread->td_intr_nesting_level)
2417                 ts->ts_cpu = cpuid;
2418         if (!THREAD_CAN_MIGRATE(td))
2419                 cpu = ts->ts_cpu;
2420         else
2421                 cpu = sched_pickcpu(ts, flags);
2422         tdq = sched_setcpu(ts, cpu, flags);
2423         tdq_add(tdq, td, flags);
2424         if (cpu != cpuid) {
2425                 tdq_notify(ts);
2426                 return;
2427         }
2428 #else
2429         tdq = TDQ_SELF();
2430         TDQ_LOCK(tdq);
2431         /*
2432          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2433          * to the scheduler's lock.
2434          */
2435         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2436         tdq_add(tdq, td, flags);
2437 #endif
2438         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2439                 sched_setpreempt(td);
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2444  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2445  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2446  */
2447 void
2448 sched_rem(struct thread *td)
2449 {
2450         struct tdq *tdq;
2451         struct td_sched *ts;
2452
2453         CTR5(KTR_SCHED, "sched_rem: %p(%s) prio %d by %p(%s)",
2454             td, td->td_name, td->td_priority, curthread,
2455             curthread->td_name);
2456         ts = td->td_sched;
2457         tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
2458         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2459         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2460         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2461             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2462         tdq_runq_rem(tdq, ts);
2463         tdq_load_rem(tdq, ts);
2464         TD_SET_CAN_RUN(td);
2465 }
2466
2467 /*
2468  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2469  */
2470 fixpt_t
2471 sched_pctcpu(struct thread *td)
2472 {
2473         fixpt_t pctcpu;
2474         struct td_sched *ts;
2475
2476         pctcpu = 0;
2477         ts = td->td_sched;
2478         if (ts == NULL)
2479                 return (0);
2480
2481         thread_lock(td);
2482         if (ts->ts_ticks) {
2483                 int rtick;
2484
2485                 sched_pctcpu_update(ts);
2486                 /* How many rtick per second ? */
2487                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2488                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2489         }
2490         thread_unlock(td);
2491
2492         return (pctcpu);
2493 }
2494
2495 void
2496 sched_affinity(struct thread *td)
2497 {
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Bind a thread to a target cpu.
2502  */
2503 void
2504 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2505 {
2506         struct td_sched *ts;
2507
2508         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2509         ts = td->td_sched;
2510         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2511                 sched_unbind(td);
2512         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2513 #ifdef SMP
2514         sched_pin();
2515         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2516                 return;
2517         ts->ts_cpu = cpu;
2518         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2519         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2520 #endif
2521 }
2522
2523 /*
2524  * Release a bound thread.
2525  */
2526 void
2527 sched_unbind(struct thread *td)
2528 {
2529         struct td_sched *ts;
2530
2531         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2532         ts = td->td_sched;
2533         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2534                 return;
2535         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2536 #ifdef SMP
2537         sched_unpin();
2538 #endif
2539 }
2540
2541 int
2542 sched_is_bound(struct thread *td)
2543 {
2544         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2545         return (td->td_sched->ts_flags & TSF_BOUND);
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Basic yield call.
2550  */
2551 void
2552 sched_relinquish(struct thread *td)
2553 {
2554         thread_lock(td);
2555         SCHED_STAT_INC(switch_relinquish);
2556         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2557         thread_unlock(td);
2558 }
2559
2560 /*
2561  * Return the total system load.
2562  */
2563 int
2564 sched_load(void)
2565 {
2566 #ifdef SMP
2567         int total;
2568         int i;
2569
2570         total = 0;
2571         for (i = 0; i <= tdg_maxid; i++)
2572                 total += TDQ_GROUP(i)->tdg_load;
2573         return (total);
2574 #else
2575         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2576 #endif
2577 }
2578
2579 int
2580 sched_sizeof_proc(void)
2581 {
2582         return (sizeof(struct proc));
2583 }
2584
2585 int
2586 sched_sizeof_thread(void)
2587 {
2588         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2589 }
2590
2591 /*
2592  * The actual idle process.
2593  */
2594 void
2595 sched_idletd(void *dummy)
2596 {
2597         struct thread *td;
2598         struct tdq *tdq;
2599
2600         td = curthread;
2601         tdq = TDQ_SELF();
2602         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2603         /* ULE relies on preemption for idle interruption. */
2604         for (;;) {
2605 #ifdef SMP
2606                 if (tdq_idled(tdq))
2607                         cpu_idle();
2608 #else
2609                 cpu_idle();
2610 #endif
2611         }
2612 }
2613
2614 /*
2615  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2616  */
2617 void
2618 sched_throw(struct thread *td)
2619 {
2620         struct thread *newtd;
2621         struct tdq *tdq;
2622
2623         tdq = TDQ_SELF();
2624         if (td == NULL) {
2625                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2626                 TDQ_LOCK(tdq);
2627                 spinlock_exit();
2628         } else {
2629                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2630                 tdq_load_rem(tdq, td->td_sched);
2631                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2632         }
2633         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2634         newtd = choosethread();
2635         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2636         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2637         PCPU_SET(switchticks, ticks);
2638         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2639 }
2640
2641 /*
2642  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2643  * let fork do the rest of the work.
2644  */
2645 void
2646 sched_fork_exit(struct thread *td)
2647 {
2648         struct td_sched *ts;
2649         struct tdq *tdq;
2650         int cpuid;
2651
2652         /*
2653          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2654          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2655          */
2656         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2657         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
2658         ts = td->td_sched;
2659         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2660                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2661         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2662         td->td_oncpu = cpuid;
2663         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2664         lock_profile_obtain_lock_success(
2665             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2666 }
2667
2668 static SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0,
2669     "Scheduler");
2670 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
2671     "Scheduler name");
2672 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
2673     "Slice size for timeshare threads");
2674 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
2675      "Interactivity score threshold");
2676 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW, &preempt_thresh,
2677      0,"Min priority for preemption, lower priorities have greater precedence");
2678 #ifdef SMP
2679 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, pick_pri, CTLFLAG_RW, &pick_pri, 0,
2680     "Pick the target cpu based on priority rather than load.");
2681 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
2682     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
2683 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, tryself, CTLFLAG_RW, &tryself, 0, "");
2684 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
2685     "Enables the long-term load balancer");
2686 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
2687     &balance_interval, 0,
2688     "Average frequency in stathz ticks to run the long-term balancer");
2689 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_htt, CTLFLAG_RW, &steal_htt, 0,
2690     "Steals work from another hyper-threaded core on idle");
2691 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
2692     "Attempts to steal work from other cores before idling");
2693 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
2694     "Minimum load on remote cpu before we'll steal");
2695 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, topology, CTLFLAG_RD, &topology, 0,
2696     "True when a topology has been specified by the MD code.");
2697 #endif
2698
2699 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
2700 static int ccpu = 0;
2701 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
2702
2703
2704 #define KERN_SWITCH_INCLUDE 1
2705 #include "kern/kern_switch.c"