]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
MFC r220198:
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / kern / sched_ule.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
10  *    disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 /*
28  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
29  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
30  * performance under load even on uni-processor systems.
31  *
32  * etymology:
33  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
34  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
35  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
36  */
37
38 #include <sys/cdefs.h>
39 __FBSDID("$FreeBSD$");
40
41 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
42 #include "opt_kdtrace.h"
43 #include "opt_sched.h"
44
45 #include <sys/param.h>
46 #include <sys/systm.h>
47 #include <sys/kdb.h>
48 #include <sys/kernel.h>
49 #include <sys/ktr.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/mutex.h>
52 #include <sys/proc.h>
53 #include <sys/resource.h>
54 #include <sys/resourcevar.h>
55 #include <sys/sched.h>
56 #include <sys/smp.h>
57 #include <sys/sx.h>
58 #include <sys/sysctl.h>
59 #include <sys/sysproto.h>
60 #include <sys/turnstile.h>
61 #include <sys/umtx.h>
62 #include <sys/vmmeter.h>
63 #include <sys/cpuset.h>
64 #include <sys/sbuf.h>
65 #ifdef KTRACE
66 #include <sys/uio.h>
67 #include <sys/ktrace.h>
68 #endif
69
70 #ifdef HWPMC_HOOKS
71 #include <sys/pmckern.h>
72 #endif
73
74 #ifdef KDTRACE_HOOKS
75 #include <sys/dtrace_bsd.h>
76 int                             dtrace_vtime_active;
77 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
78 #endif
79
80 #include <machine/cpu.h>
81 #include <machine/smp.h>
82
83 #if defined(__sparc64__)
84 #error "This architecture is not currently compatible with ULE"
85 #endif
86
87 #define KTR_ULE 0
88
89 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
90 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
91 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (PCPU_NAME_LEN + sizeof(" load"))
92
93 /*
94  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
95  * by the thread lock.
96  */
97 struct td_sched {       
98         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
99         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
100         u_char          ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
101         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
102         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
103         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
104         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
105         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
106         int             ts_incrtick;    /* Last tick that we incremented on */
107         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
108         int             ts_ticks;       /* Tick count */
109 #ifdef KTR
110         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
111 #endif
112 };
113 /* flags kept in ts_flags */
114 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
115 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
116
117 static struct td_sched td_sched0;
118
119 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
120 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
121     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
122
123 /*
124  * Priority ranges used for interactive and non-interactive timeshare
125  * threads.  Interactive threads use realtime priorities.
126  */
127 #define PRI_MIN_INTERACT        PRI_MIN_REALTIME
128 #define PRI_MAX_INTERACT        PRI_MAX_REALTIME
129 #define PRI_MIN_BATCH           PRI_MIN_TIMESHARE
130 #define PRI_MAX_BATCH           PRI_MAX_TIMESHARE
131
132 /*
133  * Cpu percentage computation macros and defines.
134  *
135  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
136  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
137  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
138  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
139  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
140  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
141  */
142 #define SCHED_TICK_SECS         10
143 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
144 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
145 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
146 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
147 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
148
149 /*
150  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
151  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
152  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
153  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
154  * or positive nice respectively.
155  *
156  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
157  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
158  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
159  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
160  */
161 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
162 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
163 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_BATCH + SCHED_PRI_NHALF)
164 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_BATCH - SCHED_PRI_NHALF)
165 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN + 1)
166 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
167     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
168     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
169 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
170
171 /*
172  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
173  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
174  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
175  * models the intent of the thread.
176  *
177  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
178  *              before throttling back.
179  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
180  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
181  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
182  */
183 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
184 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
185 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
186 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
187 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
188
189 /*
190  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
191  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
192  *                      due to rounding would be unacceptably high.
193  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
194  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
195  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
196  */
197 static int sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
198 static int realstathz;
199 static int tickincr;
200 static int sched_slice = 1;
201 #ifdef PREEMPTION
202 #ifdef FULL_PREEMPTION
203 static int preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
204 #else
205 static int preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
206 #endif
207 #else 
208 static int preempt_thresh = 0;
209 #endif
210 static int static_boost = PRI_MIN_BATCH;
211 static int sched_idlespins = 10000;
212 static int sched_idlespinthresh = 4;
213
214 /*
215  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
216  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
217  * locking in sched_pickcpu();
218  */
219 struct tdq {
220         /* Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch(). */
221         struct mtx      tdq_lock;               /* run queue lock. */
222         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
223         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
224         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
225         int             tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
226         short           tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
227         short           tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
228         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
229         u_char          tdq_ipipending;         /* IPI pending. */
230         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
231         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
232         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
233         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
234         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
235         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
236 #ifdef KTR
237         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
238 #endif
239 } __aligned(64);
240
241 /* Idle thread states and config. */
242 #define TDQ_RUNNING     1
243 #define TDQ_IDLE        2
244
245 #ifdef SMP
246 struct cpu_group *cpu_top;              /* CPU topology */
247
248 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
249 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
250
251 /*
252  * Run-time tunables.
253  */
254 static int rebalance = 1;
255 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
256 static int affinity;
257 static int steal_htt = 1;
258 static int steal_idle = 1;
259 static int steal_thresh = 2;
260
261 /*
262  * One thread queue per processor.
263  */
264 static struct tdq       tdq_cpu[MAXCPU];
265 static struct tdq       *balance_tdq;
266 static int balance_ticks;
267
268 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu[PCPU_GET(cpuid)])
269 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu[(x)])
270 #define TDQ_ID(x)       ((int)((x) - tdq_cpu))
271 #else   /* !SMP */
272 static struct tdq       tdq_cpu;
273
274 #define TDQ_ID(x)       (0)
275 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
276 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
277 #endif
278
279 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
280 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
281 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
282 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
283 #define TDQ_LOCKPTR(t)          (&(t)->tdq_lock)
284
285 static void sched_priority(struct thread *);
286 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
287 static int sched_interact_score(struct thread *);
288 static void sched_interact_update(struct thread *);
289 static void sched_interact_fork(struct thread *);
290 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *);
291
292 /* Operations on per processor queues */
293 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
294 static void tdq_setup(struct tdq *);
295 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
296 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
297 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
298 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
299 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
300 void tdq_print(int cpu);
301 static void runq_print(struct runq *rq);
302 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
303 #ifdef SMP
304 static int tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
305 static int tdq_idled(struct tdq *);
306 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
307 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
308 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
309 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
310 static void sched_balance(void);
311 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
312 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
313 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
314 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
315 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
316 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
317     struct cpu_group *cg, int indent);
318 #endif
319
320 static void sched_setup(void *dummy);
321 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
322
323 static void sched_initticks(void *dummy);
324 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
325     NULL);
326
327 /*
328  * Print the threads waiting on a run-queue.
329  */
330 static void
331 runq_print(struct runq *rq)
332 {
333         struct rqhead *rqh;
334         struct thread *td;
335         int pri;
336         int j;
337         int i;
338
339         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
340                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
341                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
342                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
343                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
344                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
345                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
346                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
347                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
348                                             td, td->td_name, td->td_priority,
349                                             td->td_rqindex, pri);
350                                 }
351                         }
352         }
353 }
354
355 /*
356  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
357  */
358 void
359 tdq_print(int cpu)
360 {
361         struct tdq *tdq;
362
363         tdq = TDQ_CPU(cpu);
364
365         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
366         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
367         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
368         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
369         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
370         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
371         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
372         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
373         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
374         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
375         printf("\trealtime runq:\n");
376         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
377         printf("\ttimeshare runq:\n");
378         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
379         printf("\tidle runq:\n");
380         runq_print(&tdq->tdq_idle);
381 }
382
383 static inline int
384 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
385 {
386         /*
387          * If the new priority is not better than the current priority there is
388          * nothing to do.
389          */
390         if (pri >= cpri)
391                 return (0);
392         /*
393          * Always preempt idle.
394          */
395         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
396                 return (1);
397         /*
398          * If preemption is disabled don't preempt others.
399          */
400         if (preempt_thresh == 0)
401                 return (0);
402         /*
403          * Preempt if we exceed the threshold.
404          */
405         if (pri <= preempt_thresh)
406                 return (1);
407         /*
408          * If we're interactive or better and there is non-interactive
409          * or worse running preempt only remote processors.
410          */
411         if (remote && pri <= PRI_MAX_INTERACT && cpri > PRI_MAX_INTERACT)
412                 return (1);
413         return (0);
414 }
415
416 #define TS_RQ_PPQ       (((PRI_MAX_BATCH - PRI_MIN_BATCH) + 1) / RQ_NQS)
417 /*
418  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
419  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
420  * queue position for timeshare threads.
421  */
422 static __inline void
423 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
424 {
425         struct td_sched *ts;
426         u_char pri;
427
428         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
429         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
430
431         pri = td->td_priority;
432         ts = td->td_sched;
433         TD_SET_RUNQ(td);
434         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
435                 tdq->tdq_transferable++;
436                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
437         }
438         if (pri < PRI_MIN_BATCH) {
439                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
440         } else if (pri <= PRI_MAX_BATCH) {
441                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
442                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_BATCH && pri >= PRI_MIN_BATCH,
443                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
444                 /*
445                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
446                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
447                  */
448                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
449                         pri = (pri - PRI_MIN_BATCH) / TS_RQ_PPQ;
450                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
451                         /*
452                          * This effectively shortens the queue by one so we
453                          * can have a one slot difference between idx and
454                          * ridx while we wait for threads to drain.
455                          */
456                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
457                             pri == tdq->tdq_ridx)
458                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
459                 } else
460                         pri = tdq->tdq_ridx;
461                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
462                 return;
463         } else
464                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
465         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
466 }
467
468 /* 
469  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
470  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
471  * transferable count does not reflect them.
472  */
473 static __inline void
474 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
475 {
476         struct td_sched *ts;
477
478         ts = td->td_sched;
479         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
480         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
481             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
482         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
483                 tdq->tdq_transferable--;
484                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
485         }
486         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
487                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
488                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
489                 else
490                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
491         } else
492                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
493 }
494
495 /*
496  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
497  * for this thread to the referenced thread queue.
498  */
499 static void
500 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
501 {
502
503         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
504         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
505
506         tdq->tdq_load++;
507         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
508                 tdq->tdq_sysload++;
509         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
510 }
511
512 /*
513  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
514  * exiting.
515  */
516 static void
517 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
518 {
519
520         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
521         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
522         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
523             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
524
525         tdq->tdq_load--;
526         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
527                 tdq->tdq_sysload--;
528         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
529 }
530
531 /*
532  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
533  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
534  */
535 static void
536 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
537 {
538         struct thread *td;
539
540         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
541         if (ctd == NULL)
542                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
543         td = tdq_choose(tdq);
544         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
545                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
546         else
547                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
548 }
549
550 #ifdef SMP
551 struct cpu_search {
552         cpuset_t cs_mask;
553         u_int   cs_load;
554         u_int   cs_cpu;
555         int     cs_limit;       /* Min priority for low min load for high. */
556 };
557
558 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
559 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
560 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
561
562 #define CPUSET_FOREACH(cpu, mask)                               \
563         for ((cpu) = 0; (cpu) <= mp_maxid; (cpu)++)             \
564                 if ((mask) & 1 << (cpu))
565
566 static __inline int cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
567     struct cpu_search *high, const int match);
568 int cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low);
569 int cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high);
570 int cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
571     struct cpu_search *high);
572
573 /*
574  * This routine compares according to the match argument and should be
575  * reduced in actual instantiations via constant propagation and dead code
576  * elimination.
577  */ 
578 static __inline int
579 cpu_compare(int cpu, struct cpu_search *low, struct cpu_search *high,
580     const int match)
581 {
582         struct tdq *tdq;
583
584         tdq = TDQ_CPU(cpu);
585         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
586                 if (CPU_ISSET(cpu, &low->cs_mask) &&
587                     tdq->tdq_load < low->cs_load &&
588                     tdq->tdq_lowpri > low->cs_limit) {
589                         low->cs_cpu = cpu;
590                         low->cs_load = tdq->tdq_load;
591                 }
592         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
593                 if (CPU_ISSET(cpu, &high->cs_mask) &&
594                     tdq->tdq_load >= high->cs_limit && 
595                     tdq->tdq_load > high->cs_load &&
596                     tdq->tdq_transferable) {
597                         high->cs_cpu = cpu;
598                         high->cs_load = tdq->tdq_load;
599                 }
600         return (tdq->tdq_load);
601 }
602
603 /*
604  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
605  * according to the match argument.  This routine actually compares the
606  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
607  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
608  * the system.  This balances work among caches and busses.
609  *
610  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
611  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
612  * also recursive to the depth of the tree.
613  */
614 static __inline int
615 cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
616     struct cpu_search *high, const int match)
617 {
618         int total;
619
620         total = 0;
621         if (cg->cg_children) {
622                 struct cpu_search lgroup;
623                 struct cpu_search hgroup;
624                 struct cpu_group *child;
625                 u_int lload;
626                 int hload;
627                 int load;
628                 int i;
629
630                 lload = -1;
631                 hload = -1;
632                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++) {
633                         child = &cg->cg_child[i];
634                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
635                                 lgroup = *low;
636                                 lgroup.cs_load = -1;
637                         }
638                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
639                                 hgroup = *high;
640                                 lgroup.cs_load = 0;
641                         }
642                         switch (match) {
643                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
644                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
645                                 break;
646                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
647                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
648                                 break;
649                         case CPU_SEARCH_BOTH:
650                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
651                                 break;
652                         }
653                         total += load;
654                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
655                                 if (load < lload || low->cs_cpu == -1) {
656                                         *low = lgroup;
657                                         lload = load;
658                                 }
659                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) 
660                                 if (load > hload || high->cs_cpu == -1) {
661                                         hload = load;
662                                         *high = hgroup;
663                                 }
664                 }
665         } else {
666                 int cpu;
667
668                 CPUSET_FOREACH(cpu, cg->cg_mask)
669                         total += cpu_compare(cpu, low, high, match);
670         }
671         return (total);
672 }
673
674 /*
675  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
676  * optimization.
677  */
678 int
679 cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
680 {
681         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
682 }
683
684 int
685 cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
686 {
687         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
688 }
689
690 int
691 cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
692     struct cpu_search *high)
693 {
694         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
695 }
696
697 /*
698  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
699  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
700  * acceptable.
701  */
702 static inline int
703 sched_lowest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int pri)
704 {
705         struct cpu_search low;
706
707         low.cs_cpu = -1;
708         low.cs_load = -1;
709         low.cs_mask = mask;
710         low.cs_limit = pri;
711         cpu_search_lowest(cg, &low);
712         return low.cs_cpu;
713 }
714
715 /*
716  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
717  */
718 static inline int
719 sched_highest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int minload)
720 {
721         struct cpu_search high;
722
723         high.cs_cpu = -1;
724         high.cs_load = 0;
725         high.cs_mask = mask;
726         high.cs_limit = minload;
727         cpu_search_highest(cg, &high);
728         return high.cs_cpu;
729 }
730
731 /*
732  * Simultaneously find the highest and lowest loaded cpu reachable via
733  * cg.
734  */
735 static inline void 
736 sched_both(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int *lowcpu, int *highcpu)
737 {
738         struct cpu_search high;
739         struct cpu_search low;
740
741         low.cs_cpu = -1;
742         low.cs_limit = -1;
743         low.cs_load = -1;
744         low.cs_mask = mask;
745         high.cs_load = 0;
746         high.cs_cpu = -1;
747         high.cs_limit = -1;
748         high.cs_mask = mask;
749         cpu_search_both(cg, &low, &high);
750         *lowcpu = low.cs_cpu;
751         *highcpu = high.cs_cpu;
752         return;
753 }
754
755 static void
756 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
757 {
758         cpuset_t mask;
759         int high;
760         int low;
761         int i;
762
763         CPU_FILL(&mask);
764         for (;;) {
765                 sched_both(cg, mask, &low, &high);
766                 if (low == high || low == -1 || high == -1)
767                         break;
768                 if (sched_balance_pair(TDQ_CPU(high), TDQ_CPU(low)))
769                         break;
770                 /*
771                  * If we failed to move any threads determine which cpu
772                  * to kick out of the set and try again.
773                  */
774                 if (TDQ_CPU(high)->tdq_transferable == 0)
775                         CPU_CLR(high, &mask);
776                 else
777                         CPU_CLR(low, &mask);
778         }
779
780         for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
781                 sched_balance_group(&cg->cg_child[i]);
782 }
783
784 static void
785 sched_balance(void)
786 {
787         struct tdq *tdq;
788
789         /*
790          * Select a random time between .5 * balance_interval and
791          * 1.5 * balance_interval.
792          */
793         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
794         balance_ticks += random() % balance_interval;
795         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
796                 return;
797         tdq = TDQ_SELF();
798         TDQ_UNLOCK(tdq);
799         sched_balance_group(cpu_top);
800         TDQ_LOCK(tdq);
801 }
802
803 /*
804  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
805  */
806 static void
807 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
808 {
809         if (one < two) {
810                 TDQ_LOCK(one);
811                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
812         } else {
813                 TDQ_LOCK(two);
814                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
815         }
816 }
817
818 /*
819  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
820  */
821 static void
822 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
823 {
824         TDQ_UNLOCK(one);
825         TDQ_UNLOCK(two);
826 }
827
828 /*
829  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
830  */
831 static int
832 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
833 {
834         int transferable;
835         int high_load;
836         int low_load;
837         int moved;
838         int move;
839         int diff;
840         int i;
841
842         tdq_lock_pair(high, low);
843         transferable = high->tdq_transferable;
844         high_load = high->tdq_load;
845         low_load = low->tdq_load;
846         moved = 0;
847         /*
848          * Determine what the imbalance is and then adjust that to how many
849          * threads we actually have to give up (transferable).
850          */
851         if (transferable != 0) {
852                 diff = high_load - low_load;
853                 move = diff / 2;
854                 if (diff & 0x1)
855                         move++;
856                 move = min(move, transferable);
857                 for (i = 0; i < move; i++)
858                         moved += tdq_move(high, low);
859                 /*
860                  * IPI the target cpu to force it to reschedule with the new
861                  * workload.
862                  */
863                 ipi_cpu(TDQ_ID(low), IPI_PREEMPT);
864         }
865         tdq_unlock_pair(high, low);
866         return (moved);
867 }
868
869 /*
870  * Move a thread from one thread queue to another.
871  */
872 static int
873 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
874 {
875         struct td_sched *ts;
876         struct thread *td;
877         struct tdq *tdq;
878         int cpu;
879
880         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
881         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
882
883         tdq = from;
884         cpu = TDQ_ID(to);
885         td = tdq_steal(tdq, cpu);
886         if (td == NULL)
887                 return (0);
888         ts = td->td_sched;
889         /*
890          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
891          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
892          */
893         thread_lock(td);
894         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
895         TDQ_UNLOCK(from);
896         sched_rem(td);
897         ts->ts_cpu = cpu;
898         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
899         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
900         return (1);
901 }
902
903 /*
904  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
905  * to it.
906  */
907 static int
908 tdq_idled(struct tdq *tdq)
909 {
910         struct cpu_group *cg;
911         struct tdq *steal;
912         cpuset_t mask;
913         int thresh;
914         int cpu;
915
916         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0)
917                 return (1);
918         CPU_FILL(&mask);
919         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
920         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
921         spinlock_enter();
922         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; ) {
923                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
924                         thresh = steal_thresh;
925                 else
926                         thresh = 1;
927                 cpu = sched_highest(cg, mask, thresh);
928                 if (cpu == -1) {
929                         cg = cg->cg_parent;
930                         continue;
931                 }
932                 steal = TDQ_CPU(cpu);
933                 CPU_CLR(cpu, &mask);
934                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
935                 if (steal->tdq_load < thresh || steal->tdq_transferable == 0) {
936                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
937                         continue;
938                 }
939                 /*
940                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
941                  * steal one here.  If we fail to acquire one due to affinity
942                  * restrictions loop again with this cpu removed from the
943                  * set.
944                  */
945                 if (tdq->tdq_load == 0 && tdq_move(steal, tdq) == 0) {
946                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
947                         continue;
948                 }
949                 spinlock_exit();
950                 TDQ_UNLOCK(steal);
951                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
952                 thread_unlock(curthread);
953
954                 return (0);
955         }
956         spinlock_exit();
957         return (1);
958 }
959
960 /*
961  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
962  */
963 static void
964 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
965 {
966         struct thread *ctd;
967         int pri;
968         int cpu;
969
970         if (tdq->tdq_ipipending)
971                 return;
972         cpu = td->td_sched->ts_cpu;
973         pri = td->td_priority;
974         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
975         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
976                 return;
977         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
978                 /*
979                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
980                  * falling back to IPI.
981                  */
982                 if (cpu_idle_wakeup(cpu))
983                         return;
984         }
985         tdq->tdq_ipipending = 1;
986         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
987 }
988
989 /*
990  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
991  * index.
992  */
993 static struct thread *
994 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
995 {
996         struct rqbits *rqb;
997         struct rqhead *rqh;
998         struct thread *td;
999         int first;
1000         int bit;
1001         int pri;
1002         int i;
1003
1004         rqb = &rq->rq_status;
1005         bit = start & (RQB_BPW -1);
1006         pri = 0;
1007         first = 0;
1008 again:
1009         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1010                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1011                         continue;
1012                 if (bit != 0) {
1013                         for (pri = bit; pri < RQB_BPW; pri++)
1014                                 if (rqb->rqb_bits[i] & (1ul << pri))
1015                                         break;
1016                         if (pri >= RQB_BPW)
1017                                 continue;
1018                 } else
1019                         pri = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1020                 pri += (i << RQB_L2BPW);
1021                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
1022                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1023                         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1024                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1025                                 return (td);
1026                         first = 1;
1027                 }
1028         }
1029         if (start != 0) {
1030                 start = 0;
1031                 goto again;
1032         }
1033
1034         return (NULL);
1035 }
1036
1037 /*
1038  * Steals load from a standard linear queue.
1039  */
1040 static struct thread *
1041 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1042 {
1043         struct rqhead *rqh;
1044         struct rqbits *rqb;
1045         struct thread *td;
1046         int word;
1047         int bit;
1048
1049         rqb = &rq->rq_status;
1050         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1051                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1052                         continue;
1053                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1054                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1055                                 continue;
1056                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1057                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1058                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1059                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1060                                         return (td);
1061                 }
1062         }
1063         return (NULL);
1064 }
1065
1066 /*
1067  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1068  */
1069 static struct thread *
1070 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1071 {
1072         struct thread *td;
1073
1074         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1075         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1076                 return (td);
1077         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1078             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1079                 return (td);
1080         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1085  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1086  */
1087 static inline struct tdq *
1088 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1089 {
1090
1091         struct tdq *tdq;
1092
1093         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1094         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1095         td->td_sched->ts_cpu = cpu;
1096         /*
1097          * If the lock matches just return the queue.
1098          */
1099         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
1100                 return (tdq);
1101 #ifdef notyet
1102         /*
1103          * If the thread isn't running its lockptr is a
1104          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
1105          * blocking.
1106          */
1107         if (TD_CAN_RUN(td)) {
1108                 TDQ_LOCK(tdq);
1109                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1110                 return (tdq);
1111         }
1112 #endif
1113         /*
1114          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1115          * prevent order reversals with other cpus locks.
1116          */
1117         spinlock_enter();
1118         thread_lock_block(td);
1119         TDQ_LOCK(tdq);
1120         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1121         spinlock_exit();
1122         return (tdq);
1123 }
1124
1125 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1126 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1127 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1128 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1129 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1130 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1131
1132 static int
1133 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1134 {
1135         struct cpu_group *cg;
1136         struct td_sched *ts;
1137         struct tdq *tdq;
1138         cpuset_t mask;
1139         int self;
1140         int pri;
1141         int cpu;
1142
1143         self = PCPU_GET(cpuid);
1144         ts = td->td_sched;
1145         if (smp_started == 0)
1146                 return (self);
1147         /*
1148          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1149          */
1150         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1151                 return (ts->ts_cpu);
1152         /*
1153          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1154          * the interrupt.
1155          */
1156         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1157             curthread->td_intr_nesting_level && ts->ts_cpu != self) {
1158                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1159                 ts->ts_cpu = self;
1160         }
1161         /*
1162          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1163          * expired or it is idle run it there.
1164          */
1165         pri = td->td_priority;
1166         tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1167         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu)) {
1168                 if (tdq->tdq_lowpri > PRI_MIN_IDLE) {
1169                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1170                         return (ts->ts_cpu);
1171                 }
1172                 if (SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2) && tdq->tdq_lowpri > pri) {
1173                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1174                         return (ts->ts_cpu);
1175                 }
1176         }
1177         /*
1178          * Search for the highest level in the tree that still has affinity.
1179          */
1180         cg = NULL;
1181         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; cg = cg->cg_parent)
1182                 if (SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level))
1183                         break;
1184         cpu = -1;
1185         mask = td->td_cpuset->cs_mask;
1186         if (cg)
1187                 cpu = sched_lowest(cg, mask, pri);
1188         if (cpu == -1)
1189                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1);
1190         /*
1191          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1192          */
1193         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri > pri &&
1194             TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE) {
1195                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1196                 cpu = self;
1197         } else
1198                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1199         if (cpu != ts->ts_cpu)
1200                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1201         KASSERT(cpu != -1, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1202         return (cpu);
1203 }
1204 #endif
1205
1206 /*
1207  * Pick the highest priority task we have and return it.
1208  */
1209 static struct thread *
1210 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1211 {
1212         struct thread *td;
1213
1214         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1215         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1216         if (td != NULL)
1217                 return (td);
1218         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1219         if (td != NULL) {
1220                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_BATCH,
1221                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1222                     td->td_priority));
1223                 return (td);
1224         }
1225         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1226         if (td != NULL) {
1227                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1228                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1229                     td->td_priority));
1230                 return (td);
1231         }
1232
1233         return (NULL);
1234 }
1235
1236 /*
1237  * Initialize a thread queue.
1238  */
1239 static void
1240 tdq_setup(struct tdq *tdq)
1241 {
1242
1243         if (bootverbose)
1244                 printf("ULE: setup cpu %d\n", TDQ_ID(tdq));
1245         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1246         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1247         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1248         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1249             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1250         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock",
1251             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1252 #ifdef KTR
1253         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1254             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1255 #endif
1256 }
1257
1258 #ifdef SMP
1259 static void
1260 sched_setup_smp(void)
1261 {
1262         struct tdq *tdq;
1263         int i;
1264
1265         cpu_top = smp_topo();
1266         CPU_FOREACH(i) {
1267                 tdq = TDQ_CPU(i);
1268                 tdq_setup(tdq);
1269                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1270                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1271                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1272         }
1273         balance_tdq = TDQ_SELF();
1274         sched_balance();
1275 }
1276 #endif
1277
1278 /*
1279  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1280  * information.
1281  */
1282 static void
1283 sched_setup(void *dummy)
1284 {
1285         struct tdq *tdq;
1286
1287         tdq = TDQ_SELF();
1288 #ifdef SMP
1289         sched_setup_smp();
1290 #else
1291         tdq_setup(tdq);
1292 #endif
1293         /*
1294          * To avoid divide-by-zero, we set realstathz a dummy value
1295          * in case which sched_clock() called before sched_initticks().
1296          */
1297         realstathz = hz;
1298         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1299         tickincr = 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
1300
1301         /* Add thread0's load since it's running. */
1302         TDQ_LOCK(tdq);
1303         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1304         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1305         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1306         TDQ_UNLOCK(tdq);
1307 }
1308
1309 /*
1310  * This routine determines the tickincr after stathz and hz are setup.
1311  */
1312 /* ARGSUSED */
1313 static void
1314 sched_initticks(void *dummy)
1315 {
1316         int incr;
1317
1318         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1319         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1320
1321         /*
1322          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1323          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1324          */
1325         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1326         /*
1327          * This does not work for values of stathz that are more than
1328          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1329          */
1330         if (incr == 0)
1331                 incr = 1;
1332         tickincr = incr;
1333 #ifdef SMP
1334         /*
1335          * Set the default balance interval now that we know
1336          * what realstathz is.
1337          */
1338         balance_interval = realstathz;
1339         /*
1340          * Set steal thresh to roughly log2(mp_ncpu) but no greater than 4. 
1341          * This prevents excess thrashing on large machines and excess idle 
1342          * on smaller machines.
1343          */
1344         steal_thresh = min(fls(mp_ncpus) - 1, 3);
1345         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1346 #endif
1347 }
1348
1349
1350 /*
1351  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1352  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1353  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1354  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1355  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1356  */
1357 static int
1358 sched_interact_score(struct thread *td)
1359 {
1360         struct td_sched *ts;
1361         int div;
1362
1363         ts = td->td_sched;
1364         /*
1365          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1366          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1367          * no chance.
1368          */
1369         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1370                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1371                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1372
1373         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1374                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1375                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1376                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1377         }
1378         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1379                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1380                 return (ts->ts_runtime / div);
1381         }
1382         /* runtime == slptime */
1383         if (ts->ts_runtime)
1384                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1385
1386         /*
1387          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1388          */
1389         return (0);
1390
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1395  * process.
1396  */
1397 static void
1398 sched_priority(struct thread *td)
1399 {
1400         int score;
1401         int pri;
1402
1403         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1404                 return;
1405         /*
1406          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1407          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1408          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1409          *
1410          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1411          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1412          * utilization and the rest is decided by nice value.
1413          *
1414          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1415          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1416          * considered interactive.
1417          */
1418         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1419         if (score < sched_interact) {
1420                 pri = PRI_MIN_INTERACT;
1421                 pri += ((PRI_MAX_INTERACT - PRI_MIN_INTERACT + 1) /
1422                     sched_interact) * score;
1423                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_INTERACT && pri <= PRI_MAX_INTERACT,
1424                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1425                     pri, score));
1426         } else {
1427                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1428                 if (td->td_sched->ts_ticks)
1429                         pri += SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched);
1430                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1431                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_BATCH && pri <= PRI_MAX_BATCH,
1432                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, " 
1433                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1434                     pri, td->td_proc->p_nice, td->td_sched->ts_ticks,
1435                     td->td_sched->ts_ftick, td->td_sched->ts_ltick,
1436                     SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched)));
1437         }
1438         sched_user_prio(td, pri);
1439
1440         return;
1441 }
1442
1443 /*
1444  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1445  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1446  * function is ugly due to integer math.
1447  */
1448 static void
1449 sched_interact_update(struct thread *td)
1450 {
1451         struct td_sched *ts;
1452         u_int sum;
1453
1454         ts = td->td_sched;
1455         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1456         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1457                 return;
1458         /*
1459          * This only happens from two places:
1460          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1461          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1462          */
1463         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1464                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1465                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1466                         ts->ts_slptime = 1;
1467                 } else {
1468                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1469                         ts->ts_runtime = 1;
1470                 }
1471                 return;
1472         }
1473         /*
1474          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1475          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1476          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1477          */
1478         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1479                 ts->ts_runtime /= 2;
1480                 ts->ts_slptime /= 2;
1481                 return;
1482         }
1483         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1484         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1485 }
1486
1487 /*
1488  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1489  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1490  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1491  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1492  */
1493 static void
1494 sched_interact_fork(struct thread *td)
1495 {
1496         int ratio;
1497         int sum;
1498
1499         sum = td->td_sched->ts_runtime + td->td_sched->ts_slptime;
1500         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1501                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1502                 td->td_sched->ts_runtime /= ratio;
1503                 td->td_sched->ts_slptime /= ratio;
1504         }
1505 }
1506
1507 /*
1508  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1509  */
1510 void
1511 schedinit(void)
1512 {
1513
1514         /*
1515          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
1516          */
1517         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
1518         thread0.td_sched = &td_sched0;
1519         td_sched0.ts_ltick = ticks;
1520         td_sched0.ts_ftick = ticks;
1521         td_sched0.ts_slice = sched_slice;
1522 }
1523
1524 /*
1525  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1526  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1527  * at most sched_slice stathz ticks.
1528  */
1529 int
1530 sched_rr_interval(void)
1531 {
1532
1533         /* Convert sched_slice to hz */
1534         return (hz/(realstathz/sched_slice));
1535 }
1536
1537 /*
1538  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1539  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1540  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1541  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1542  */
1543 static void
1544 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts)
1545 {
1546
1547         if (ts->ts_ticks == 0)
1548                 return;
1549         if (ticks - (hz / 10) < ts->ts_ltick &&
1550             SCHED_TICK_TOTAL(ts) < SCHED_TICK_MAX)
1551                 return;
1552         /*
1553          * Adjust counters and watermark for pctcpu calc.
1554          */
1555         if (ts->ts_ltick > ticks - SCHED_TICK_TARG)
1556                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ticks - ts->ts_ftick)) *
1557                             SCHED_TICK_TARG;
1558         else
1559                 ts->ts_ticks = 0;
1560         ts->ts_ltick = ticks;
1561         ts->ts_ftick = ts->ts_ltick - SCHED_TICK_TARG;
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1566  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1567  * functions.
1568  */
1569 static void
1570 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1571 {
1572         struct td_sched *ts;
1573         struct tdq *tdq;
1574         int oldpri;
1575
1576         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1577             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1578             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1579         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
1580                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1581                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1582                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1583         } 
1584         ts = td->td_sched;
1585         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1586         if (td->td_priority == prio)
1587                 return;
1588         /*
1589          * If the priority has been elevated due to priority
1590          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1591          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1592          * cases.
1593          */
1594         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1595                 sched_rem(td);
1596                 td->td_priority = prio;
1597                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1598                 return;
1599         }
1600         /*
1601          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1602          * information so other cpus are aware of our current priority.
1603          */
1604         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1605                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1606                 oldpri = td->td_priority;
1607                 td->td_priority = prio;
1608                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1609                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1610                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1611                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1612                 return;
1613         }
1614         td->td_priority = prio;
1615 }
1616
1617 /*
1618  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1619  * priority.
1620  */
1621 void
1622 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1623 {
1624
1625         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1626         sched_thread_priority(td, prio);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1631  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1632  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1633  * requests.  If the thread's regular priority is less
1634  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1635  * of prio.
1636  */
1637 void
1638 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1639 {
1640         u_char base_pri;
1641
1642         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1643             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1644                 base_pri = td->td_user_pri;
1645         else
1646                 base_pri = td->td_base_pri;
1647         if (prio >= base_pri) {
1648                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1649                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1650         } else
1651                 sched_lend_prio(td, prio);
1652 }
1653
1654 /*
1655  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1656  */
1657 void
1658 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1659 {
1660         u_char oldprio;
1661
1662         /* First, update the base priority. */
1663         td->td_base_pri = prio;
1664
1665         /*
1666          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1667          * ever lower the priority.
1668          */
1669         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1670                 return;
1671
1672         /* Change the real priority. */
1673         oldprio = td->td_priority;
1674         sched_thread_priority(td, prio);
1675
1676         /*
1677          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1678          * its state.
1679          */
1680         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1681                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1686  */
1687 void
1688 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1689 {
1690         u_char oldprio;
1691
1692         td->td_base_user_pri = prio;
1693         if (td->td_flags & TDF_UBORROWING && td->td_user_pri <= prio)
1694                 return;
1695         oldprio = td->td_user_pri;
1696         td->td_user_pri = prio;
1697 }
1698
1699 void
1700 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1701 {
1702         u_char oldprio;
1703
1704         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1705         td->td_flags |= TDF_UBORROWING;
1706         oldprio = td->td_user_pri;
1707         td->td_user_pri = prio;
1708 }
1709
1710 void
1711 sched_unlend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1712 {
1713         u_char base_pri;
1714
1715         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1716         base_pri = td->td_base_user_pri;
1717         if (prio >= base_pri) {
1718                 td->td_flags &= ~TDF_UBORROWING;
1719                 sched_user_prio(td, base_pri);
1720         } else {
1721                 sched_lend_user_prio(td, prio);
1722         }
1723 }
1724
1725 /*
1726  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1727  * cpu binding.
1728  */
1729 static struct mtx *
1730 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1731 {
1732         struct tdq *tdn;
1733
1734         tdn = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
1735 #ifdef SMP
1736         tdq_load_rem(tdq, td);
1737         /*
1738          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1739          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1740          * not holding either run-queue lock.
1741          */
1742         spinlock_enter();
1743         thread_lock_block(td);  /* This releases the lock on tdq. */
1744
1745         /*
1746          * Acquire both run-queue locks before placing the thread on the new
1747          * run-queue to avoid deadlocks created by placing a thread with a
1748          * blocked lock on the run-queue of a remote processor.  The deadlock
1749          * occurs when a third processor attempts to lock the two queues in
1750          * question while the target processor is spinning with its own
1751          * run-queue lock held while waiting for the blocked lock to clear.
1752          */
1753         tdq_lock_pair(tdn, tdq);
1754         tdq_add(tdn, td, flags);
1755         tdq_notify(tdn, td);
1756         TDQ_UNLOCK(tdn);
1757         spinlock_exit();
1758 #endif
1759         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
1760 }
1761
1762 /*
1763  * Variadic version of thread_lock_unblock() that does not assume td_lock
1764  * is blocked.
1765  */
1766 static inline void
1767 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
1768 {
1769         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
1770             (uintptr_t)mtx);
1771 }
1772
1773 /*
1774  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
1775  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
1776  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
1777  * be assigned elsewhere via binding.
1778  */
1779 void
1780 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
1781 {
1782         struct tdq *tdq;
1783         struct td_sched *ts;
1784         struct mtx *mtx;
1785         int srqflag;
1786         int cpuid;
1787
1788         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1789         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
1790
1791         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1792         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1793         ts = td->td_sched;
1794         mtx = td->td_lock;
1795         ts->ts_rltick = ticks;
1796         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1797         td->td_oncpu = NOCPU;
1798         if (!(flags & SW_PREEMPT))
1799                 td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
1800         td->td_owepreempt = 0;
1801         tdq->tdq_switchcnt++;
1802         /*
1803          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
1804          * to CAN_RUN as well.
1805          */
1806         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
1807                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1808                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1809         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1810                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1811                 srqflag = (flags & SW_PREEMPT) ?
1812                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1813                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
1814 #ifdef SMP
1815                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && !THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
1816                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
1817 #endif
1818                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
1819                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
1820                 else {
1821                         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
1822                             (ts->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
1823                             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
1824                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
1825                 }
1826         } else {
1827                 /* This thread must be going to sleep. */
1828                 TDQ_LOCK(tdq);
1829                 mtx = thread_lock_block(td);
1830                 tdq_load_rem(tdq, td);
1831         }
1832         /*
1833          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
1834          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
1835          * thread-queue locked.
1836          */
1837         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1838         newtd = choosethread();
1839         /*
1840          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
1841          */
1842         if (td != newtd) {
1843 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1844                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1845                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1846 #endif
1847                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
1848                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
1849
1850 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1851                 /*
1852                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1853                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1854                  * function to call.
1855                  */
1856                 if (dtrace_vtime_active)
1857                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1858 #endif
1859
1860                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
1861                 /*
1862                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
1863                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
1864                  * run queue lock.
1865                  */
1866                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1867                 tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1868                 lock_profile_obtain_lock_success(
1869                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
1870 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1871                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1872                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1873 #endif
1874         } else
1875                 thread_unblock_switch(td, mtx);
1876         /*
1877          * Assert that all went well and return.
1878          */
1879         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1880         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1881         td->td_oncpu = cpuid;
1882 }
1883
1884 /*
1885  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
1886  */
1887 void
1888 sched_nice(struct proc *p, int nice)
1889 {
1890         struct thread *td;
1891
1892         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1893
1894         p->p_nice = nice;
1895         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1896                 thread_lock(td);
1897                 sched_priority(td);
1898                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
1899                 thread_unlock(td);
1900         }
1901 }
1902
1903 /*
1904  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
1905  */
1906 void
1907 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
1908 {
1909
1910         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1911
1912         td->td_slptick = ticks;
1913         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
1914                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
1915         if (static_boost == 1 && prio)
1916                 sched_prio(td, prio);
1917         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
1918                 sched_prio(td, static_boost);
1919 }
1920
1921 /*
1922  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
1923  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
1924  */
1925 void
1926 sched_wakeup(struct thread *td)
1927 {
1928         struct td_sched *ts;
1929         int slptick;
1930
1931         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1932         ts = td->td_sched;
1933         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1934         /*
1935          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
1936          * priority.
1937          */
1938         slptick = td->td_slptick;
1939         td->td_slptick = 0;
1940         if (slptick && slptick != ticks) {
1941                 u_int hzticks;
1942
1943                 hzticks = (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1944                 ts->ts_slptime += hzticks;
1945                 sched_interact_update(td);
1946                 sched_pctcpu_update(ts);
1947         }
1948         /* Reset the slice value after we sleep. */
1949         ts->ts_slice = sched_slice;
1950         sched_add(td, SRQ_BORING);
1951 }
1952
1953 /*
1954  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
1955  * priority.
1956  */
1957 void
1958 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
1959 {
1960         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1961         sched_fork_thread(td, child);
1962         /*
1963          * Penalize the parent and child for forking.
1964          */
1965         sched_interact_fork(child);
1966         sched_priority(child);
1967         td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
1968         sched_interact_update(td);
1969         sched_priority(td);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * Fork a new thread, may be within the same process.
1974  */
1975 void
1976 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
1977 {
1978         struct td_sched *ts;
1979         struct td_sched *ts2;
1980
1981         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1982         /*
1983          * Initialize child.
1984          */
1985         ts = td->td_sched;
1986         ts2 = child->td_sched;
1987         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1988         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
1989         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
1990         ts2->ts_flags = 0;
1991         /*
1992          * Grab our parents cpu estimation information.
1993          */
1994         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
1995         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
1996         ts2->ts_incrtick = ts->ts_incrtick;
1997         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
1998         /*
1999          * Do not inherit any borrowed priority from the parent.
2000          */
2001         child->td_priority = child->td_base_pri;
2002         /*
2003          * And update interactivity score.
2004          */
2005         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
2006         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
2007         ts2->ts_slice = 1;      /* Attempt to quickly learn interactivity. */
2008 #ifdef KTR
2009         bzero(ts2->ts_name, sizeof(ts2->ts_name));
2010 #endif
2011 }
2012
2013 /*
2014  * Adjust the priority class of a thread.
2015  */
2016 void
2017 sched_class(struct thread *td, int class)
2018 {
2019
2020         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2021         if (td->td_pri_class == class)
2022                 return;
2023         td->td_pri_class = class;
2024 }
2025
2026 /*
2027  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2028  */
2029 void
2030 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2031 {
2032         struct thread *td;
2033
2034         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "proc exit",
2035             "prio:td", child->td_priority);
2036         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2037         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2038         sched_exit_thread(td, child);
2039 }
2040
2041 /*
2042  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2043  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2044  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2045  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2046  */
2047 void
2048 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2049 {
2050
2051         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "thread exit",
2052             "prio:td", child->td_priority);
2053         /*
2054          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2055          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2056          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2057          */
2058         thread_lock(td);
2059         td->td_sched->ts_runtime += child->td_sched->ts_runtime;
2060         sched_interact_update(td);
2061         sched_priority(td);
2062         thread_unlock(td);
2063 }
2064
2065 void
2066 sched_preempt(struct thread *td)
2067 {
2068         struct tdq *tdq;
2069
2070         thread_lock(td);
2071         tdq = TDQ_SELF();
2072         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2073         tdq->tdq_ipipending = 0;
2074         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2075                 int flags;
2076
2077                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2078                 if (td->td_critnest > 1)
2079                         td->td_owepreempt = 1;
2080                 else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2081                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
2082                 else
2083                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
2084         }
2085         thread_unlock(td);
2086 }
2087
2088 /*
2089  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2090  * to static priorities in msleep() or similar.
2091  */
2092 void
2093 sched_userret(struct thread *td)
2094 {
2095         /*
2096          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in  
2097          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
2098          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
2099          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
2100          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
2101          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
2102          * it perfectly here.
2103          */
2104         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
2105             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
2106         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
2107                 thread_lock(td);
2108                 td->td_priority = td->td_user_pri;
2109                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2110                 tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2111                 thread_unlock(td);
2112         }
2113 }
2114
2115 /*
2116  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2117  * threads.
2118  */
2119 void
2120 sched_clock(struct thread *td)
2121 {
2122         struct tdq *tdq;
2123         struct td_sched *ts;
2124
2125         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2126         tdq = TDQ_SELF();
2127 #ifdef SMP
2128         /*
2129          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2130          */
2131         if (balance_tdq == tdq) {
2132                 if (balance_ticks && --balance_ticks == 0)
2133                         sched_balance();
2134         }
2135 #endif
2136         /*
2137          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2138          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2139          * If there is some activity seed it to reflect that.
2140          */
2141         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2142         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2143         /*
2144          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2145          * threads get a chance to run.
2146          */
2147         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2148                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2149                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2150                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2151         }
2152         ts = td->td_sched;
2153         if (td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT)
2154                 return;
2155         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE) {
2156                 /*
2157                  * We used a tick; charge it to the thread so
2158                  * that we can compute our interactivity.
2159                  */
2160                 td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2161                 sched_interact_update(td);
2162                 sched_priority(td);
2163         }
2164         /*
2165          * We used up one time slice.
2166          */
2167         if (--ts->ts_slice > 0)
2168                 return;
2169         /*
2170          * We're out of time, force a requeue at userret().
2171          */
2172         ts->ts_slice = sched_slice;
2173         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2174 }
2175
2176 /*
2177  * Called once per hz tick.  Used for cpu utilization information.  This
2178  * is easier than trying to scale based on stathz.
2179  */
2180 void
2181 sched_tick(void)
2182 {
2183         struct td_sched *ts;
2184
2185         ts = curthread->td_sched;
2186         /*
2187          * Ticks is updated asynchronously on a single cpu.  Check here to
2188          * avoid incrementing ts_ticks multiple times in a single tick.
2189          */
2190         if (ts->ts_incrtick == ticks)
2191                 return;
2192         /* Adjust ticks for pctcpu */
2193         ts->ts_ticks += 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
2194         ts->ts_ltick = ticks;
2195         ts->ts_incrtick = ticks;
2196         /*
2197          * Update if we've exceeded our desired tick threshold by over one
2198          * second.
2199          */
2200         if (ts->ts_ftick + SCHED_TICK_MAX < ts->ts_ltick)
2201                 sched_pctcpu_update(ts);
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2206  * cooperative idle threads.
2207  */
2208 int
2209 sched_runnable(void)
2210 {
2211         struct tdq *tdq;
2212         int load;
2213
2214         load = 1;
2215
2216         tdq = TDQ_SELF();
2217         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2218                 if (tdq->tdq_load > 0)
2219                         goto out;
2220         } else
2221                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2222                         goto out;
2223         load = 0;
2224 out:
2225         return (load);
2226 }
2227
2228 /*
2229  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2230  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2231  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2232  */
2233 struct thread *
2234 sched_choose(void)
2235 {
2236         struct thread *td;
2237         struct tdq *tdq;
2238
2239         tdq = TDQ_SELF();
2240         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2241         td = tdq_choose(tdq);
2242         if (td) {
2243                 td->td_sched->ts_ltick = ticks;
2244                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2245                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2246                 return (td);
2247         }
2248         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2249         return (PCPU_GET(idlethread));
2250 }
2251
2252 /*
2253  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2254  * we always request it once we exit a critical section.
2255  */
2256 static inline void
2257 sched_setpreempt(struct thread *td)
2258 {
2259         struct thread *ctd;
2260         int cpri;
2261         int pri;
2262
2263         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2264
2265         ctd = curthread;
2266         pri = td->td_priority;
2267         cpri = ctd->td_priority;
2268         if (pri < cpri)
2269                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2270         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2271                 return;
2272         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2273                 return;
2274         ctd->td_owepreempt = 1;
2275 }
2276
2277 /*
2278  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2279  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2280  * predetermined.
2281  */
2282 void
2283 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2284 {
2285
2286         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2287         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2288             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2289         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2290             ("sched_add: bad thread state"));
2291         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2292             ("sched_add: thread swapped out"));
2293
2294         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2295                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2296         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2297         tdq_load_add(tdq, td);
2298 }
2299
2300 /*
2301  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2302  * preemption or IPI a remote processor if required.
2303  */
2304 void
2305 sched_add(struct thread *td, int flags)
2306 {
2307         struct tdq *tdq;
2308 #ifdef SMP
2309         int cpu;
2310 #endif
2311
2312         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
2313             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
2314             sched_tdname(curthread));
2315         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
2316             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
2317         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2318         /*
2319          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2320          * run-queue.
2321          */
2322         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2323                 sched_priority(td);
2324 #ifdef SMP
2325         /*
2326          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2327          * target cpu.
2328          */
2329         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2330         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2331         tdq_add(tdq, td, flags);
2332         if (cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2333                 tdq_notify(tdq, td);
2334                 return;
2335         }
2336 #else
2337         tdq = TDQ_SELF();
2338         TDQ_LOCK(tdq);
2339         /*
2340          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2341          * to the scheduler's lock.
2342          */
2343         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2344         tdq_add(tdq, td, flags);
2345 #endif
2346         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2347                 sched_setpreempt(td);
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2352  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2353  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2354  */
2355 void
2356 sched_rem(struct thread *td)
2357 {
2358         struct tdq *tdq;
2359
2360         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
2361             "prio:%d", td->td_priority);
2362         tdq = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
2363         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2364         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2365         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2366             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2367         tdq_runq_rem(tdq, td);
2368         tdq_load_rem(tdq, td);
2369         TD_SET_CAN_RUN(td);
2370         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2371                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2372 }
2373
2374 /*
2375  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2376  */
2377 fixpt_t
2378 sched_pctcpu(struct thread *td)
2379 {
2380         fixpt_t pctcpu;
2381         struct td_sched *ts;
2382
2383         pctcpu = 0;
2384         ts = td->td_sched;
2385         if (ts == NULL)
2386                 return (0);
2387
2388         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2389         if (ts->ts_ticks) {
2390                 int rtick;
2391
2392                 sched_pctcpu_update(ts);
2393                 /* How many rtick per second ? */
2394                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2395                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2396         }
2397
2398         return (pctcpu);
2399 }
2400
2401 /*
2402  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2403  * cpumask.
2404  */
2405 void
2406 sched_affinity(struct thread *td)
2407 {
2408 #ifdef SMP
2409         struct td_sched *ts;
2410
2411         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2412         ts = td->td_sched;
2413         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2414                 return;
2415         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2416                 sched_rem(td);
2417                 sched_add(td, SRQ_BORING);
2418                 return;
2419         }
2420         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2421                 return;
2422         /*
2423          * Force a switch before returning to userspace.  If the
2424          * target thread is not running locally send an ipi to force
2425          * the issue.
2426          */
2427         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2428         if (td != curthread)
2429                 ipi_cpu(ts->ts_cpu, IPI_PREEMPT);
2430 #endif
2431 }
2432
2433 /*
2434  * Bind a thread to a target cpu.
2435  */
2436 void
2437 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2438 {
2439         struct td_sched *ts;
2440
2441         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2442         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
2443         ts = td->td_sched;
2444         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2445                 sched_unbind(td);
2446         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td), ("%p must be migratable", td));
2447         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2448         sched_pin();
2449         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2450                 return;
2451         ts->ts_cpu = cpu;
2452         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2453         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Release a bound thread.
2458  */
2459 void
2460 sched_unbind(struct thread *td)
2461 {
2462         struct td_sched *ts;
2463
2464         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2465         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
2466         ts = td->td_sched;
2467         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2468                 return;
2469         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2470         sched_unpin();
2471 }
2472
2473 int
2474 sched_is_bound(struct thread *td)
2475 {
2476         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2477         return (td->td_sched->ts_flags & TSF_BOUND);
2478 }
2479
2480 /*
2481  * Basic yield call.
2482  */
2483 void
2484 sched_relinquish(struct thread *td)
2485 {
2486         thread_lock(td);
2487         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
2488         thread_unlock(td);
2489 }
2490
2491 /*
2492  * Return the total system load.
2493  */
2494 int
2495 sched_load(void)
2496 {
2497 #ifdef SMP
2498         int total;
2499         int i;
2500
2501         total = 0;
2502         CPU_FOREACH(i)
2503                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2504         return (total);
2505 #else
2506         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2507 #endif
2508 }
2509
2510 int
2511 sched_sizeof_proc(void)
2512 {
2513         return (sizeof(struct proc));
2514 }
2515
2516 int
2517 sched_sizeof_thread(void)
2518 {
2519         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2520 }
2521
2522 #ifdef SMP
2523 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)                                               \
2524     ((tdq)->tdq_cg != NULL && ((tdq)->tdq_cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
2525 #else
2526 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)       1
2527 #endif
2528
2529 /*
2530  * The actual idle process.
2531  */
2532 void
2533 sched_idletd(void *dummy)
2534 {
2535         struct thread *td;
2536         struct tdq *tdq;
2537         int switchcnt;
2538         int i;
2539
2540         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2541         td = curthread;
2542         tdq = TDQ_SELF();
2543         for (;;) {
2544 #ifdef SMP
2545                 if (tdq_idled(tdq) == 0)
2546                         continue;
2547 #endif
2548                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2549                 /*
2550                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2551                  * for load rather than entering a low power state that 
2552                  * may require an IPI.  However, don't do any busy
2553                  * loops while on SMT machines as this simply steals
2554                  * cycles from cores doing useful work.
2555                  */
2556                 if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2557                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2558                                 if (tdq->tdq_load)
2559                                         break;
2560                                 cpu_spinwait();
2561                         }
2562                 }
2563                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2564                 if (tdq->tdq_load == 0)
2565                         cpu_idle(switchcnt > 1);
2566                 if (tdq->tdq_load) {
2567                         thread_lock(td);
2568                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2569                         thread_unlock(td);
2570                 }
2571         }
2572 }
2573
2574 /*
2575  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2576  */
2577 void
2578 sched_throw(struct thread *td)
2579 {
2580         struct thread *newtd;
2581         struct tdq *tdq;
2582
2583         tdq = TDQ_SELF();
2584         if (td == NULL) {
2585                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2586                 TDQ_LOCK(tdq);
2587                 spinlock_exit();
2588         } else {
2589                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2590                 tdq_load_rem(tdq, td);
2591                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2592         }
2593         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2594         newtd = choosethread();
2595         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2596         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2597         PCPU_SET(switchticks, ticks);
2598         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2599 }
2600
2601 /*
2602  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2603  * let fork do the rest of the work.
2604  */
2605 void
2606 sched_fork_exit(struct thread *td)
2607 {
2608         struct td_sched *ts;
2609         struct tdq *tdq;
2610         int cpuid;
2611
2612         /*
2613          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2614          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2615          */
2616         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2617         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
2618         ts = td->td_sched;
2619         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2620                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2621         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2622         td->td_oncpu = cpuid;
2623         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2624         lock_profile_obtain_lock_success(
2625             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2626 }
2627
2628 /*
2629  * Create on first use to catch odd startup conditons.
2630  */
2631 char *
2632 sched_tdname(struct thread *td)
2633 {
2634 #ifdef KTR
2635         struct td_sched *ts;
2636
2637         ts = td->td_sched;
2638         if (ts->ts_name[0] == '\0')
2639                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
2640                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
2641         return (ts->ts_name);
2642 #else
2643         return (td->td_name);
2644 #endif
2645 }
2646
2647 #ifdef SMP
2648
2649 /*
2650  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
2651  * the topology tree.
2652  */
2653 static int
2654 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
2655     int indent)
2656 {
2657         int i, first;
2658
2659         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
2660             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
2661         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"0x%x\">", indent, "",
2662             cg->cg_count, cg->cg_mask);
2663         first = TRUE;
2664         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
2665                 if ((cg->cg_mask & (1 << i)) != 0) {
2666                         if (!first)
2667                                 sbuf_printf(sb, ", ");
2668                         else
2669                                 first = FALSE;
2670                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
2671                 }
2672         }
2673         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
2674
2675         if (cg->cg_flags != 0) {
2676                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
2677                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
2678                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
2679                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
2680                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
2681                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
2682                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
2683                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
2684         }
2685
2686         if (cg->cg_children > 0) {
2687                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
2688                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
2689                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
2690                             &cg->cg_child[i], indent+2);
2691                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
2692         }
2693         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
2694         return (0);
2695 }
2696
2697 /*
2698  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
2699  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
2700  */
2701 static int
2702 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2703 {
2704         struct sbuf *topo;
2705         int err;
2706
2707         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
2708
2709         topo = sbuf_new(NULL, NULL, 500, SBUF_AUTOEXTEND);
2710         if (topo == NULL)
2711                 return (ENOMEM);
2712
2713         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
2714         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
2715         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
2716
2717         if (err == 0) {
2718                 sbuf_finish(topo);
2719                 err = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(topo), sbuf_len(topo));
2720         }
2721         sbuf_delete(topo);
2722         return (err);
2723 }
2724 #endif
2725
2726 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
2727 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
2728     "Scheduler name");
2729 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
2730     "Slice size for timeshare threads");
2731 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
2732      "Interactivity score threshold");
2733 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW, &preempt_thresh,
2734      0,"Min priority for preemption, lower priorities have greater precedence");
2735 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost,
2736      0,"Controls whether static kernel priorities are assigned to sleeping threads.");
2737 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins,
2738      0,"Number of times idle will spin waiting for new work.");
2739 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW, &sched_idlespinthresh,
2740      0,"Threshold before we will permit idle spinning.");
2741 #ifdef SMP
2742 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
2743     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
2744 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
2745     "Enables the long-term load balancer");
2746 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
2747     &balance_interval, 0,
2748     "Average frequency in stathz ticks to run the long-term balancer");
2749 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_htt, CTLFLAG_RW, &steal_htt, 0,
2750     "Steals work from another hyper-threaded core on idle");
2751 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
2752     "Attempts to steal work from other cores before idling");
2753 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
2754     "Minimum load on remote cpu before we'll steal");
2755
2756 /* Retrieve SMP topology */
2757 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
2758     CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A", 
2759     "XML dump of detected CPU topology");
2760 #endif
2761
2762 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
2763 static int ccpu = 0;
2764 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");