]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
MFC 232700:
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / kern / sched_ule.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@freebsd.org>
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
10  *    disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 /*
28  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
29  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
30  * performance under load even on uni-processor systems.
31  *
32  * etymology:
33  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
34  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
35  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
36  */
37
38 #include <sys/cdefs.h>
39 __FBSDID("$FreeBSD$");
40
41 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
42 #include "opt_kdtrace.h"
43 #include "opt_sched.h"
44
45 #include <sys/param.h>
46 #include <sys/systm.h>
47 #include <sys/kdb.h>
48 #include <sys/kernel.h>
49 #include <sys/ktr.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/mutex.h>
52 #include <sys/proc.h>
53 #include <sys/resource.h>
54 #include <sys/resourcevar.h>
55 #include <sys/sched.h>
56 #include <sys/smp.h>
57 #include <sys/sx.h>
58 #include <sys/sysctl.h>
59 #include <sys/sysproto.h>
60 #include <sys/turnstile.h>
61 #include <sys/umtx.h>
62 #include <sys/vmmeter.h>
63 #include <sys/cpuset.h>
64 #include <sys/sbuf.h>
65
66 #ifdef HWPMC_HOOKS
67 #include <sys/pmckern.h>
68 #endif
69
70 #ifdef KDTRACE_HOOKS
71 #include <sys/dtrace_bsd.h>
72 int                             dtrace_vtime_active;
73 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
74 #endif
75
76 #include <machine/cpu.h>
77 #include <machine/smp.h>
78
79 #if defined(__powerpc__) && defined(E500)
80 #error "This architecture is not currently compatible with ULE"
81 #endif
82
83 #define KTR_ULE 0
84
85 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
86 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
87 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (sizeof("CPU ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)) - 1 + sizeof(" load"))
88
89 /*
90  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
91  * by the thread lock.
92  */
93 struct td_sched {       
94         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
95         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
96         u_char          ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
97         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
98         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
99         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
100         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
101         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
102         int             ts_incrtick;    /* Last tick that we incremented on */
103         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
104         int             ts_ticks;       /* Tick count */
105 #ifdef KTR
106         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
107 #endif
108 };
109 /* flags kept in ts_flags */
110 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
111 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
112
113 static struct td_sched td_sched0;
114
115 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
116 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
117     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
118
119 /*
120  * Priority ranges used for interactive and non-interactive timeshare
121  * threads.  The timeshare priorities are split up into four ranges.
122  * The first range handles interactive threads.  The last three ranges
123  * (NHALF, x, and NHALF) handle non-interactive threads with the outer
124  * ranges supporting nice values.
125  */
126 #define PRI_TIMESHARE_RANGE     (PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE + 1)
127 #define PRI_INTERACT_RANGE      ((PRI_TIMESHARE_RANGE - SCHED_PRI_NRESV) / 2)
128 #define PRI_BATCH_RANGE         (PRI_TIMESHARE_RANGE - PRI_INTERACT_RANGE)
129
130 #define PRI_MIN_INTERACT        PRI_MIN_TIMESHARE
131 #define PRI_MAX_INTERACT        (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE - 1)
132 #define PRI_MIN_BATCH           (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE)
133 #define PRI_MAX_BATCH           PRI_MAX_TIMESHARE
134
135 /*
136  * Cpu percentage computation macros and defines.
137  *
138  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
139  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
140  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
141  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
142  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
143  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
144  */
145 #define SCHED_TICK_SECS         10
146 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
147 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
148 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
149 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
150 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
151
152 /*
153  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
154  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
155  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
156  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
157  * or positive nice respectively.
158  *
159  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
160  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
161  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
162  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
163  */
164 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
165 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
166 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_BATCH + SCHED_PRI_NHALF)
167 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_BATCH - SCHED_PRI_NHALF)
168 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN + 1)
169 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
170     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
171     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
172 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
173
174 /*
175  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
176  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
177  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
178  * models the intent of the thread.
179  *
180  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
181  *              before throttling back.
182  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
183  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
184  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
185  */
186 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
187 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
188 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
189 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
190 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
191
192 /*
193  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
194  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
195  *                      due to rounding would be unacceptably high.
196  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
197  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
198  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
199  */
200 static int sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
201 static int realstathz;
202 static int tickincr;
203 static int sched_slice = 1;
204 #ifdef PREEMPTION
205 #ifdef FULL_PREEMPTION
206 static int preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
207 #else
208 static int preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
209 #endif
210 #else 
211 static int preempt_thresh = 0;
212 #endif
213 static int static_boost = PRI_MIN_BATCH;
214 static int sched_idlespins = 10000;
215 static int sched_idlespinthresh = 16;
216
217 /*
218  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
219  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
220  * locking in sched_pickcpu();
221  */
222 struct tdq {
223         /* Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch(). */
224         struct mtx      tdq_lock;               /* run queue lock. */
225         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
226         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
227         volatile int    tdq_cpu_idle;           /* cpu_idle() is active. */
228         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
229         int             tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
230         short           tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
231         short           tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
232         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
233         u_char          tdq_ipipending;         /* IPI pending. */
234         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
235         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
236         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
237         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
238         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
239         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
240 #ifdef KTR
241         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
242 #endif
243 } __aligned(64);
244
245 /* Idle thread states and config. */
246 #define TDQ_RUNNING     1
247 #define TDQ_IDLE        2
248
249 #ifdef SMP
250 struct cpu_group *cpu_top;              /* CPU topology */
251
252 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
253 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
254
255 /*
256  * Run-time tunables.
257  */
258 static int rebalance = 1;
259 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
260 static int affinity;
261 static int steal_idle = 1;
262 static int steal_thresh = 2;
263
264 /*
265  * One thread queue per processor.
266  */
267 static struct tdq       tdq_cpu[MAXCPU];
268 static struct tdq       *balance_tdq;
269 static int balance_ticks;
270 static DPCPU_DEFINE(uint32_t, randomval);
271
272 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu[PCPU_GET(cpuid)])
273 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu[(x)])
274 #define TDQ_ID(x)       ((int)((x) - tdq_cpu))
275 #else   /* !SMP */
276 static struct tdq       tdq_cpu;
277
278 #define TDQ_ID(x)       (0)
279 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
280 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
281 #endif
282
283 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
284 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
285 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
286 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
287 #define TDQ_LOCKPTR(t)          (&(t)->tdq_lock)
288
289 static void sched_priority(struct thread *);
290 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
291 static int sched_interact_score(struct thread *);
292 static void sched_interact_update(struct thread *);
293 static void sched_interact_fork(struct thread *);
294 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *);
295
296 /* Operations on per processor queues */
297 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
298 static void tdq_setup(struct tdq *);
299 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
300 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
301 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
302 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
303 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
304 void tdq_print(int cpu);
305 static void runq_print(struct runq *rq);
306 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
307 #ifdef SMP
308 static int tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
309 static int tdq_idled(struct tdq *);
310 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
311 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
312 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
313 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
314 static void sched_balance(void);
315 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
316 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
317 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
318 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
319 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
320 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
321     struct cpu_group *cg, int indent);
322 #endif
323
324 static void sched_setup(void *dummy);
325 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
326
327 static void sched_initticks(void *dummy);
328 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
329     NULL);
330
331 /*
332  * Print the threads waiting on a run-queue.
333  */
334 static void
335 runq_print(struct runq *rq)
336 {
337         struct rqhead *rqh;
338         struct thread *td;
339         int pri;
340         int j;
341         int i;
342
343         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
344                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
345                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
346                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
347                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
348                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
349                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
350                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
351                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
352                                             td, td->td_name, td->td_priority,
353                                             td->td_rqindex, pri);
354                                 }
355                         }
356         }
357 }
358
359 /*
360  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
361  */
362 void
363 tdq_print(int cpu)
364 {
365         struct tdq *tdq;
366
367         tdq = TDQ_CPU(cpu);
368
369         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
370         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
371         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
372         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
373         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
374         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
375         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
376         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
377         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
378         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
379         printf("\trealtime runq:\n");
380         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
381         printf("\ttimeshare runq:\n");
382         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
383         printf("\tidle runq:\n");
384         runq_print(&tdq->tdq_idle);
385 }
386
387 static inline int
388 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
389 {
390         /*
391          * If the new priority is not better than the current priority there is
392          * nothing to do.
393          */
394         if (pri >= cpri)
395                 return (0);
396         /*
397          * Always preempt idle.
398          */
399         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
400                 return (1);
401         /*
402          * If preemption is disabled don't preempt others.
403          */
404         if (preempt_thresh == 0)
405                 return (0);
406         /*
407          * Preempt if we exceed the threshold.
408          */
409         if (pri <= preempt_thresh)
410                 return (1);
411         /*
412          * If we're interactive or better and there is non-interactive
413          * or worse running preempt only remote processors.
414          */
415         if (remote && pri <= PRI_MAX_INTERACT && cpri > PRI_MAX_INTERACT)
416                 return (1);
417         return (0);
418 }
419
420 /*
421  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
422  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
423  * queue position for timeshare threads.
424  */
425 static __inline void
426 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
427 {
428         struct td_sched *ts;
429         u_char pri;
430
431         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
432         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
433
434         pri = td->td_priority;
435         ts = td->td_sched;
436         TD_SET_RUNQ(td);
437         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
438                 tdq->tdq_transferable++;
439                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
440         }
441         if (pri < PRI_MIN_BATCH) {
442                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
443         } else if (pri <= PRI_MAX_BATCH) {
444                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
445                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_BATCH && pri >= PRI_MIN_BATCH,
446                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
447                 /*
448                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
449                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
450                  */
451                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
452                         pri = RQ_NQS * (pri - PRI_MIN_BATCH) / PRI_BATCH_RANGE;
453                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
454                         /*
455                          * This effectively shortens the queue by one so we
456                          * can have a one slot difference between idx and
457                          * ridx while we wait for threads to drain.
458                          */
459                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
460                             pri == tdq->tdq_ridx)
461                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
462                 } else
463                         pri = tdq->tdq_ridx;
464                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
465                 return;
466         } else
467                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
468         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
469 }
470
471 /* 
472  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
473  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
474  * transferable count does not reflect them.
475  */
476 static __inline void
477 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
478 {
479         struct td_sched *ts;
480
481         ts = td->td_sched;
482         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
483         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
484             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
485         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
486                 tdq->tdq_transferable--;
487                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
488         }
489         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
490                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
491                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
492                 else
493                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
494         } else
495                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
496 }
497
498 /*
499  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
500  * for this thread to the referenced thread queue.
501  */
502 static void
503 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
504 {
505
506         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
507         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
508
509         tdq->tdq_load++;
510         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
511                 tdq->tdq_sysload++;
512         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
513 }
514
515 /*
516  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
517  * exiting.
518  */
519 static void
520 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
521 {
522
523         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
524         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
525         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
526             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
527
528         tdq->tdq_load--;
529         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
530                 tdq->tdq_sysload--;
531         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
532 }
533
534 /*
535  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
536  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
537  */
538 static void
539 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
540 {
541         struct thread *td;
542
543         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
544         if (ctd == NULL)
545                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
546         td = tdq_choose(tdq);
547         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
548                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
549         else
550                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
551 }
552
553 #ifdef SMP
554 struct cpu_search {
555         cpuset_t cs_mask;
556         u_int   cs_prefer;
557         int     cs_pri;         /* Min priority for low. */
558         int     cs_limit;       /* Max load for low, min load for high. */
559         int     cs_cpu;
560         int     cs_load;
561 };
562
563 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
564 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
565 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
566
567 #define CPUSET_FOREACH(cpu, mask)                               \
568         for ((cpu) = 0; (cpu) <= mp_maxid; (cpu)++)             \
569                 if (CPU_ISSET(cpu, &mask))
570
571 static __inline int cpu_search(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
572     struct cpu_search *high, const int match);
573 int cpu_search_lowest(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low);
574 int cpu_search_highest(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high);
575 int cpu_search_both(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
576     struct cpu_search *high);
577
578 /*
579  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
580  * according to the match argument.  This routine actually compares the
581  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
582  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
583  * the system.  This balances work among caches and busses.
584  *
585  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
586  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
587  * also recursive to the depth of the tree.
588  */
589 static __inline int
590 cpu_search(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
591     struct cpu_search *high, const int match)
592 {
593         struct cpu_search lgroup;
594         struct cpu_search hgroup;
595         cpuset_t cpumask;
596         struct cpu_group *child;
597         struct tdq *tdq;
598         int cpu, i, hload, lload, load, total, rnd;
599
600         total = 0;
601         cpumask = cg->cg_mask;
602         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
603                 lload = INT_MAX;
604                 low->cs_load = INT_MAX;
605                 lgroup = *low;
606         }
607         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
608                 hload = -1;
609                 high->cs_load = -1;
610                 hgroup = *high;
611         }
612
613         /* Iterate through the child CPU groups and then remaining CPUs. */
614         for (i = 0, cpu = 0; i <= cg->cg_children; ) {
615                 if (i >= cg->cg_children) {
616                         while (cpu <= mp_maxid && !CPU_ISSET(cpu, &cpumask))
617                                 cpu++;
618                         if (cpu > mp_maxid)
619                                 break;
620                         child = NULL;
621                 } else
622                         child = &cg->cg_child[i];
623
624                 if (child) {                    /* Handle child CPU group. */
625                         CPU_NAND(&cpumask, &child->cg_mask);
626                         switch (match) {
627                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
628                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
629                                 break;
630                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
631                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
632                                 break;
633                         case CPU_SEARCH_BOTH:
634                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
635                                 break;
636                         }
637                 } else {                        /* Handle child CPU. */
638                         tdq = TDQ_CPU(cpu);
639                         load = tdq->tdq_load * 256;
640                         rnd = DPCPU_SET(randomval,
641                             DPCPU_GET(randomval) * 69069 + 5) >> 26;
642                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
643                                 if (cpu == low->cs_prefer)
644                                         load -= 64;
645                                 /* If that CPU is allowed and get data. */
646                                 if (CPU_ISSET(cpu, &lgroup.cs_mask) &&
647                                     tdq->tdq_lowpri > lgroup.cs_pri &&
648                                     tdq->tdq_load <= lgroup.cs_limit) {
649                                         lgroup.cs_cpu = cpu;
650                                         lgroup.cs_load = load - rnd;
651                                 }
652                         }
653                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
654                                 if (CPU_ISSET(cpu, &hgroup.cs_mask) &&
655                                     tdq->tdq_load >= hgroup.cs_limit &&
656                                     tdq->tdq_transferable) {
657                                         hgroup.cs_cpu = cpu;
658                                         hgroup.cs_load = load - rnd;
659                                 }
660                 }
661                 total += load;
662
663                 /* We have info about child item. Compare it. */
664                 if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
665                         if (lgroup.cs_load != INT_MAX &&
666                             (load < lload ||
667                              (load == lload && lgroup.cs_load < low->cs_load))) {
668                                 lload = load;
669                                 low->cs_cpu = lgroup.cs_cpu;
670                                 low->cs_load = lgroup.cs_load;
671                         }
672                 }
673                 if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
674                         if (hgroup.cs_load != -1 &&
675                             (load > hload ||
676                              (load == hload && hgroup.cs_load > high->cs_load))) {
677                                 hload = load;
678                                 high->cs_cpu = hgroup.cs_cpu;
679                                 high->cs_load = hgroup.cs_load;
680                         }
681                 if (child)
682                         i++;
683                 else
684                         cpu++;
685         }
686         return (total);
687 }
688
689 /*
690  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
691  * optimization.
692  */
693 int
694 cpu_search_lowest(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
695 {
696         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
697 }
698
699 int
700 cpu_search_highest(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
701 {
702         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
703 }
704
705 int
706 cpu_search_both(const struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
707     struct cpu_search *high)
708 {
709         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
710 }
711
712 /*
713  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
714  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
715  * acceptable.
716  */
717 static inline int
718 sched_lowest(const struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int pri, int maxload,
719     int prefer)
720 {
721         struct cpu_search low;
722
723         low.cs_cpu = -1;
724         low.cs_prefer = prefer;
725         low.cs_mask = mask;
726         low.cs_pri = pri;
727         low.cs_limit = maxload;
728         cpu_search_lowest(cg, &low);
729         return low.cs_cpu;
730 }
731
732 /*
733  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
734  */
735 static inline int
736 sched_highest(const struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int minload)
737 {
738         struct cpu_search high;
739
740         high.cs_cpu = -1;
741         high.cs_mask = mask;
742         high.cs_limit = minload;
743         cpu_search_highest(cg, &high);
744         return high.cs_cpu;
745 }
746
747 /*
748  * Simultaneously find the highest and lowest loaded cpu reachable via
749  * cg.
750  */
751 static inline void
752 sched_both(const struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int *lowcpu, int *highcpu)
753 {
754         struct cpu_search high;
755         struct cpu_search low;
756
757         low.cs_cpu = -1;
758         low.cs_prefer = -1;
759         low.cs_pri = -1;
760         low.cs_limit = INT_MAX;
761         low.cs_mask = mask;
762         high.cs_cpu = -1;
763         high.cs_limit = -1;
764         high.cs_mask = mask;
765         cpu_search_both(cg, &low, &high);
766         *lowcpu = low.cs_cpu;
767         *highcpu = high.cs_cpu;
768         return;
769 }
770
771 static void
772 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
773 {
774         cpuset_t hmask, lmask;
775         int high, low, anylow;
776
777         CPU_FILL(&hmask);
778         for (;;) {
779                 high = sched_highest(cg, hmask, 1);
780                 /* Stop if there is no more CPU with transferrable threads. */
781                 if (high == -1)
782                         break;
783                 CPU_CLR(high, &hmask);
784                 CPU_COPY(&hmask, &lmask);
785                 /* Stop if there is no more CPU left for low. */
786                 if (CPU_EMPTY(&lmask))
787                         break;
788                 anylow = 1;
789 nextlow:
790                 low = sched_lowest(cg, lmask, -1,
791                     TDQ_CPU(high)->tdq_load - 1, high);
792                 /* Stop if we looked well and found no less loaded CPU. */
793                 if (anylow && low == -1)
794                         break;
795                 /* Go to next high if we found no less loaded CPU. */
796                 if (low == -1)
797                         continue;
798                 /* Transfer thread from high to low. */
799                 if (sched_balance_pair(TDQ_CPU(high), TDQ_CPU(low))) {
800                         /* CPU that got thread can no longer be a donor. */
801                         CPU_CLR(low, &hmask);
802                 } else {
803                         /*
804                          * If failed, then there is no threads on high
805                          * that can run on this low. Drop low from low
806                          * mask and look for different one.
807                          */
808                         CPU_CLR(low, &lmask);
809                         anylow = 0;
810                         goto nextlow;
811                 }
812         }
813 }
814
815 static void
816 sched_balance(void)
817 {
818         struct tdq *tdq;
819
820         /*
821          * Select a random time between .5 * balance_interval and
822          * 1.5 * balance_interval.
823          */
824         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
825         balance_ticks += random() % balance_interval;
826         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
827                 return;
828         tdq = TDQ_SELF();
829         TDQ_UNLOCK(tdq);
830         sched_balance_group(cpu_top);
831         TDQ_LOCK(tdq);
832 }
833
834 /*
835  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
836  */
837 static void
838 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
839 {
840         if (one < two) {
841                 TDQ_LOCK(one);
842                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
843         } else {
844                 TDQ_LOCK(two);
845                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
846         }
847 }
848
849 /*
850  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
851  */
852 static void
853 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
854 {
855         TDQ_UNLOCK(one);
856         TDQ_UNLOCK(two);
857 }
858
859 /*
860  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
861  */
862 static int
863 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
864 {
865         int moved;
866         int cpu;
867
868         tdq_lock_pair(high, low);
869         moved = 0;
870         /*
871          * Determine what the imbalance is and then adjust that to how many
872          * threads we actually have to give up (transferable).
873          */
874         if (high->tdq_transferable != 0 && high->tdq_load > low->tdq_load &&
875             (moved = tdq_move(high, low)) > 0) {
876                 /*
877                  * In case the target isn't the current cpu IPI it to force a
878                  * reschedule with the new workload.
879                  */
880                 cpu = TDQ_ID(low);
881                 sched_pin();
882                 if (cpu != PCPU_GET(cpuid))
883                         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
884                 sched_unpin();
885         }
886         tdq_unlock_pair(high, low);
887         return (moved);
888 }
889
890 /*
891  * Move a thread from one thread queue to another.
892  */
893 static int
894 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
895 {
896         struct td_sched *ts;
897         struct thread *td;
898         struct tdq *tdq;
899         int cpu;
900
901         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
902         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
903
904         tdq = from;
905         cpu = TDQ_ID(to);
906         td = tdq_steal(tdq, cpu);
907         if (td == NULL)
908                 return (0);
909         ts = td->td_sched;
910         /*
911          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
912          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
913          */
914         thread_lock(td);
915         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
916         TDQ_UNLOCK(from);
917         sched_rem(td);
918         ts->ts_cpu = cpu;
919         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
920         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
921         return (1);
922 }
923
924 /*
925  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
926  * to it.
927  */
928 static int
929 tdq_idled(struct tdq *tdq)
930 {
931         struct cpu_group *cg;
932         struct tdq *steal;
933         cpuset_t mask;
934         int thresh;
935         int cpu;
936
937         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0)
938                 return (1);
939         CPU_FILL(&mask);
940         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
941         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
942         spinlock_enter();
943         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; ) {
944                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
945                         thresh = steal_thresh;
946                 else
947                         thresh = 1;
948                 cpu = sched_highest(cg, mask, thresh);
949                 if (cpu == -1) {
950                         cg = cg->cg_parent;
951                         continue;
952                 }
953                 steal = TDQ_CPU(cpu);
954                 CPU_CLR(cpu, &mask);
955                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
956                 if (steal->tdq_load < thresh || steal->tdq_transferable == 0) {
957                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
958                         continue;
959                 }
960                 /*
961                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
962                  * steal one here.  If we fail to acquire one due to affinity
963                  * restrictions loop again with this cpu removed from the
964                  * set.
965                  */
966                 if (tdq->tdq_load == 0 && tdq_move(steal, tdq) == 0) {
967                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
968                         continue;
969                 }
970                 spinlock_exit();
971                 TDQ_UNLOCK(steal);
972                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
973                 thread_unlock(curthread);
974
975                 return (0);
976         }
977         spinlock_exit();
978         return (1);
979 }
980
981 /*
982  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
983  */
984 static void
985 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
986 {
987         struct thread *ctd;
988         int pri;
989         int cpu;
990
991         if (tdq->tdq_ipipending)
992                 return;
993         cpu = td->td_sched->ts_cpu;
994         pri = td->td_priority;
995         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
996         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
997                 return;
998         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
999                 /*
1000                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
1001                  * falling back to IPI.
1002                  */
1003                 if (!tdq->tdq_cpu_idle || cpu_idle_wakeup(cpu))
1004                         return;
1005         }
1006         tdq->tdq_ipipending = 1;
1007         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
1008 }
1009
1010 /*
1011  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
1012  * index.
1013  */
1014 static struct thread *
1015 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
1016 {
1017         struct rqbits *rqb;
1018         struct rqhead *rqh;
1019         struct thread *td, *first;
1020         int bit;
1021         int pri;
1022         int i;
1023
1024         rqb = &rq->rq_status;
1025         bit = start & (RQB_BPW -1);
1026         pri = 0;
1027         first = NULL;
1028 again:
1029         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1030                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1031                         continue;
1032                 if (bit != 0) {
1033                         for (pri = bit; pri < RQB_BPW; pri++)
1034                                 if (rqb->rqb_bits[i] & (1ul << pri))
1035                                         break;
1036                         if (pri >= RQB_BPW)
1037                                 continue;
1038                 } else
1039                         pri = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1040                 pri += (i << RQB_L2BPW);
1041                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
1042                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1043                         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1044                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1045                                 return (td);
1046                         first = td;
1047                 }
1048         }
1049         if (start != 0) {
1050                 start = 0;
1051                 goto again;
1052         }
1053
1054         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(first) &&
1055             THREAD_CAN_SCHED(first, cpu))
1056                 return (first);
1057         return (NULL);
1058 }
1059
1060 /*
1061  * Steals load from a standard linear queue.
1062  */
1063 static struct thread *
1064 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1065 {
1066         struct rqhead *rqh;
1067         struct rqbits *rqb;
1068         struct thread *td;
1069         int word;
1070         int bit;
1071
1072         rqb = &rq->rq_status;
1073         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1074                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1075                         continue;
1076                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1077                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1078                                 continue;
1079                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1080                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1081                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1082                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1083                                         return (td);
1084                 }
1085         }
1086         return (NULL);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1091  */
1092 static struct thread *
1093 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1094 {
1095         struct thread *td;
1096
1097         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1098         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1099                 return (td);
1100         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1101             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1102                 return (td);
1103         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1108  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1109  */
1110 static inline struct tdq *
1111 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1112 {
1113
1114         struct tdq *tdq;
1115
1116         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1117         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1118         td->td_sched->ts_cpu = cpu;
1119         /*
1120          * If the lock matches just return the queue.
1121          */
1122         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
1123                 return (tdq);
1124 #ifdef notyet
1125         /*
1126          * If the thread isn't running its lockptr is a
1127          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
1128          * blocking.
1129          */
1130         if (TD_CAN_RUN(td)) {
1131                 TDQ_LOCK(tdq);
1132                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1133                 return (tdq);
1134         }
1135 #endif
1136         /*
1137          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1138          * prevent order reversals with other cpus locks.
1139          */
1140         spinlock_enter();
1141         thread_lock_block(td);
1142         TDQ_LOCK(tdq);
1143         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1144         spinlock_exit();
1145         return (tdq);
1146 }
1147
1148 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1149 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1150 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1151 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1152 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1153 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1154
1155 static int
1156 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1157 {
1158         struct cpu_group *cg, *ccg;
1159         struct td_sched *ts;
1160         struct tdq *tdq;
1161         cpuset_t mask;
1162         int cpu, pri, self;
1163
1164         self = PCPU_GET(cpuid);
1165         ts = td->td_sched;
1166         if (smp_started == 0)
1167                 return (self);
1168         /*
1169          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1170          */
1171         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1172                 return (ts->ts_cpu);
1173         /*
1174          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1175          * the interrupt.
1176          */
1177         pri = td->td_priority;
1178         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1179             curthread->td_intr_nesting_level && ts->ts_cpu != self) {
1180                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1181                 ts->ts_cpu = self;
1182                 if (TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri > pri) {
1183                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1184                         return (ts->ts_cpu);
1185                 }
1186         }
1187         /*
1188          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1189          * expired or it is idle run it there.
1190          */
1191         tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1192         cg = tdq->tdq_cg;
1193         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu) &&
1194             tdq->tdq_lowpri >= PRI_MIN_IDLE &&
1195             SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2)) {
1196                 if (cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) {
1197                         CPUSET_FOREACH(cpu, cg->cg_mask) {
1198                                 if (TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE)
1199                                         break;
1200                         }
1201                 } else
1202                         cpu = INT_MAX;
1203                 if (cpu > mp_maxid) {
1204                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1205                         return (ts->ts_cpu);
1206                 }
1207         }
1208         /*
1209          * Search for the last level cache CPU group in the tree.
1210          * Skip caches with expired affinity time and SMT groups.
1211          * Affinity to higher level caches will be handled less aggressively.
1212          */
1213         for (ccg = NULL; cg != NULL; cg = cg->cg_parent) {
1214                 if (cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD)
1215                         continue;
1216                 if (!SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level))
1217                         continue;
1218                 ccg = cg;
1219         }
1220         if (ccg != NULL)
1221                 cg = ccg;
1222         cpu = -1;
1223         /* Search the group for the less loaded idle CPU we can run now. */
1224         mask = td->td_cpuset->cs_mask;
1225         if (cg != NULL && cg != cpu_top &&
1226             CPU_CMP(&cg->cg_mask, &cpu_top->cg_mask) != 0)
1227                 cpu = sched_lowest(cg, mask, max(pri, PRI_MAX_TIMESHARE),
1228                     INT_MAX, ts->ts_cpu);
1229         /* Search globally for the less loaded CPU we can run now. */
1230         if (cpu == -1)
1231                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, pri, INT_MAX, ts->ts_cpu);
1232         /* Search globally for the less loaded CPU. */
1233         if (cpu == -1)
1234                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1, INT_MAX, ts->ts_cpu);
1235         KASSERT(cpu != -1, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1236         /*
1237          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1238          */
1239         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri > pri &&
1240             TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE &&
1241             TDQ_CPU(self)->tdq_load <= TDQ_CPU(cpu)->tdq_load + 1) {
1242                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1243                 cpu = self;
1244         } else
1245                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1246         if (cpu != ts->ts_cpu)
1247                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1248         return (cpu);
1249 }
1250 #endif
1251
1252 /*
1253  * Pick the highest priority task we have and return it.
1254  */
1255 static struct thread *
1256 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1257 {
1258         struct thread *td;
1259
1260         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1261         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1262         if (td != NULL)
1263                 return (td);
1264         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1265         if (td != NULL) {
1266                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_BATCH,
1267                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1268                     td->td_priority));
1269                 return (td);
1270         }
1271         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1272         if (td != NULL) {
1273                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1274                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1275                     td->td_priority));
1276                 return (td);
1277         }
1278
1279         return (NULL);
1280 }
1281
1282 /*
1283  * Initialize a thread queue.
1284  */
1285 static void
1286 tdq_setup(struct tdq *tdq)
1287 {
1288
1289         if (bootverbose)
1290                 printf("ULE: setup cpu %d\n", TDQ_ID(tdq));
1291         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1292         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1293         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1294         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1295             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1296         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock",
1297             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1298 #ifdef KTR
1299         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1300             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1301 #endif
1302 }
1303
1304 #ifdef SMP
1305 static void
1306 sched_setup_smp(void)
1307 {
1308         struct tdq *tdq;
1309         int i;
1310
1311         cpu_top = smp_topo();
1312         CPU_FOREACH(i) {
1313                 tdq = TDQ_CPU(i);
1314                 tdq_setup(tdq);
1315                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1316                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1317                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1318         }
1319         balance_tdq = TDQ_SELF();
1320         sched_balance();
1321 }
1322 #endif
1323
1324 /*
1325  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1326  * information.
1327  */
1328 static void
1329 sched_setup(void *dummy)
1330 {
1331         struct tdq *tdq;
1332
1333         tdq = TDQ_SELF();
1334 #ifdef SMP
1335         sched_setup_smp();
1336 #else
1337         tdq_setup(tdq);
1338 #endif
1339         /*
1340          * To avoid divide-by-zero, we set realstathz a dummy value
1341          * in case which sched_clock() called before sched_initticks().
1342          */
1343         realstathz = hz;
1344         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1345         tickincr = 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
1346
1347         /* Add thread0's load since it's running. */
1348         TDQ_LOCK(tdq);
1349         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1350         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1351         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1352         TDQ_UNLOCK(tdq);
1353 }
1354
1355 /*
1356  * This routine determines the tickincr after stathz and hz are setup.
1357  */
1358 /* ARGSUSED */
1359 static void
1360 sched_initticks(void *dummy)
1361 {
1362         int incr;
1363
1364         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1365         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1366
1367         /*
1368          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1369          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1370          */
1371         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1372         /*
1373          * This does not work for values of stathz that are more than
1374          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1375          */
1376         if (incr == 0)
1377                 incr = 1;
1378         tickincr = incr;
1379 #ifdef SMP
1380         /*
1381          * Set the default balance interval now that we know
1382          * what realstathz is.
1383          */
1384         balance_interval = realstathz;
1385         /*
1386          * Set steal thresh to roughly log2(mp_ncpu) but no greater than 4. 
1387          * This prevents excess thrashing on large machines and excess idle 
1388          * on smaller machines.
1389          */
1390         steal_thresh = min(fls(mp_ncpus) - 1, 3);
1391         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1392 #endif
1393 }
1394
1395
1396 /*
1397  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1398  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1399  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1400  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1401  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1402  */
1403 static int
1404 sched_interact_score(struct thread *td)
1405 {
1406         struct td_sched *ts;
1407         int div;
1408
1409         ts = td->td_sched;
1410         /*
1411          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1412          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1413          * no chance.
1414          */
1415         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1416                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1417                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1418
1419         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1420                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1421                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1422                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1423         }
1424         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1425                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1426                 return (ts->ts_runtime / div);
1427         }
1428         /* runtime == slptime */
1429         if (ts->ts_runtime)
1430                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1431
1432         /*
1433          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1434          */
1435         return (0);
1436
1437 }
1438
1439 /*
1440  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1441  * process.
1442  */
1443 static void
1444 sched_priority(struct thread *td)
1445 {
1446         int score;
1447         int pri;
1448
1449         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1450                 return;
1451         /*
1452          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1453          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1454          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1455          *
1456          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1457          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1458          * utilization and the rest is decided by nice value.
1459          *
1460          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1461          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1462          * considered interactive.
1463          */
1464         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1465         if (score < sched_interact) {
1466                 pri = PRI_MIN_INTERACT;
1467                 pri += ((PRI_MAX_INTERACT - PRI_MIN_INTERACT + 1) /
1468                     sched_interact) * score;
1469                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_INTERACT && pri <= PRI_MAX_INTERACT,
1470                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1471                     pri, score));
1472         } else {
1473                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1474                 if (td->td_sched->ts_ticks)
1475                         pri += min(SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched),
1476                             SCHED_PRI_RANGE);
1477                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1478                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_BATCH && pri <= PRI_MAX_BATCH,
1479                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, " 
1480                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1481                     pri, td->td_proc->p_nice, td->td_sched->ts_ticks,
1482                     td->td_sched->ts_ftick, td->td_sched->ts_ltick,
1483                     SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched)));
1484         }
1485         sched_user_prio(td, pri);
1486
1487         return;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1492  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1493  * function is ugly due to integer math.
1494  */
1495 static void
1496 sched_interact_update(struct thread *td)
1497 {
1498         struct td_sched *ts;
1499         u_int sum;
1500
1501         ts = td->td_sched;
1502         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1503         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1504                 return;
1505         /*
1506          * This only happens from two places:
1507          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1508          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1509          */
1510         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1511                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1512                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1513                         ts->ts_slptime = 1;
1514                 } else {
1515                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1516                         ts->ts_runtime = 1;
1517                 }
1518                 return;
1519         }
1520         /*
1521          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1522          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1523          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1524          */
1525         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1526                 ts->ts_runtime /= 2;
1527                 ts->ts_slptime /= 2;
1528                 return;
1529         }
1530         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1531         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1536  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1537  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1538  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1539  */
1540 static void
1541 sched_interact_fork(struct thread *td)
1542 {
1543         int ratio;
1544         int sum;
1545
1546         sum = td->td_sched->ts_runtime + td->td_sched->ts_slptime;
1547         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1548                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1549                 td->td_sched->ts_runtime /= ratio;
1550                 td->td_sched->ts_slptime /= ratio;
1551         }
1552 }
1553
1554 /*
1555  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1556  */
1557 void
1558 schedinit(void)
1559 {
1560
1561         /*
1562          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
1563          */
1564         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
1565         thread0.td_sched = &td_sched0;
1566         td_sched0.ts_ltick = ticks;
1567         td_sched0.ts_ftick = ticks;
1568         td_sched0.ts_slice = sched_slice;
1569 }
1570
1571 /*
1572  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1573  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1574  * at most sched_slice stathz ticks.
1575  */
1576 int
1577 sched_rr_interval(void)
1578 {
1579
1580         /* Convert sched_slice to hz */
1581         return (hz/(realstathz/sched_slice));
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1586  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1587  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1588  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1589  */
1590 static void
1591 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts)
1592 {
1593
1594         if (ts->ts_ticks == 0)
1595                 return;
1596         if (ticks - (hz / 10) < ts->ts_ltick &&
1597             SCHED_TICK_TOTAL(ts) < SCHED_TICK_MAX)
1598                 return;
1599         /*
1600          * Adjust counters and watermark for pctcpu calc.
1601          */
1602         if (ts->ts_ltick > ticks - SCHED_TICK_TARG)
1603                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ticks - ts->ts_ftick)) *
1604                             SCHED_TICK_TARG;
1605         else
1606                 ts->ts_ticks = 0;
1607         ts->ts_ltick = ticks;
1608         ts->ts_ftick = ts->ts_ltick - SCHED_TICK_TARG;
1609 }
1610
1611 /*
1612  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1613  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1614  * functions.
1615  */
1616 static void
1617 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1618 {
1619         struct td_sched *ts;
1620         struct tdq *tdq;
1621         int oldpri;
1622
1623         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1624             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1625             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1626         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
1627                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1628                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1629                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1630         } 
1631         ts = td->td_sched;
1632         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1633         if (td->td_priority == prio)
1634                 return;
1635         /*
1636          * If the priority has been elevated due to priority
1637          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1638          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1639          * cases.
1640          */
1641         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1642                 sched_rem(td);
1643                 td->td_priority = prio;
1644                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1645                 return;
1646         }
1647         /*
1648          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1649          * information so other cpus are aware of our current priority.
1650          */
1651         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1652                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1653                 oldpri = td->td_priority;
1654                 td->td_priority = prio;
1655                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1656                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1657                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1658                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1659                 return;
1660         }
1661         td->td_priority = prio;
1662 }
1663
1664 /*
1665  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1666  * priority.
1667  */
1668 void
1669 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1670 {
1671
1672         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1673         sched_thread_priority(td, prio);
1674 }
1675
1676 /*
1677  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1678  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1679  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1680  * requests.  If the thread's regular priority is less
1681  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1682  * of prio.
1683  */
1684 void
1685 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1686 {
1687         u_char base_pri;
1688
1689         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1690             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1691                 base_pri = td->td_user_pri;
1692         else
1693                 base_pri = td->td_base_pri;
1694         if (prio >= base_pri) {
1695                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1696                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1697         } else
1698                 sched_lend_prio(td, prio);
1699 }
1700
1701 /*
1702  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1703  */
1704 void
1705 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1706 {
1707         u_char oldprio;
1708
1709         /* First, update the base priority. */
1710         td->td_base_pri = prio;
1711
1712         /*
1713          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1714          * ever lower the priority.
1715          */
1716         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1717                 return;
1718
1719         /* Change the real priority. */
1720         oldprio = td->td_priority;
1721         sched_thread_priority(td, prio);
1722
1723         /*
1724          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1725          * its state.
1726          */
1727         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1728                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1729 }
1730
1731 /*
1732  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1733  */
1734 void
1735 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1736 {
1737
1738         td->td_base_user_pri = prio;
1739         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
1740                 return;
1741         td->td_user_pri = prio;
1742 }
1743
1744 void
1745 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1746 {
1747
1748         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1749         td->td_lend_user_pri = prio;
1750         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
1751         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
1752                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
1753         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
1754                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1755 }
1756
1757 /*
1758  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1759  * cpu binding.
1760  */
1761 static struct mtx *
1762 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1763 {
1764         struct tdq *tdn;
1765
1766         tdn = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
1767 #ifdef SMP
1768         tdq_load_rem(tdq, td);
1769         /*
1770          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1771          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1772          * not holding either run-queue lock.
1773          */
1774         spinlock_enter();
1775         thread_lock_block(td);  /* This releases the lock on tdq. */
1776
1777         /*
1778          * Acquire both run-queue locks before placing the thread on the new
1779          * run-queue to avoid deadlocks created by placing a thread with a
1780          * blocked lock on the run-queue of a remote processor.  The deadlock
1781          * occurs when a third processor attempts to lock the two queues in
1782          * question while the target processor is spinning with its own
1783          * run-queue lock held while waiting for the blocked lock to clear.
1784          */
1785         tdq_lock_pair(tdn, tdq);
1786         tdq_add(tdn, td, flags);
1787         tdq_notify(tdn, td);
1788         TDQ_UNLOCK(tdn);
1789         spinlock_exit();
1790 #endif
1791         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
1792 }
1793
1794 /*
1795  * Variadic version of thread_lock_unblock() that does not assume td_lock
1796  * is blocked.
1797  */
1798 static inline void
1799 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
1800 {
1801         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
1802             (uintptr_t)mtx);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
1807  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
1808  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
1809  * be assigned elsewhere via binding.
1810  */
1811 void
1812 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
1813 {
1814         struct tdq *tdq;
1815         struct td_sched *ts;
1816         struct mtx *mtx;
1817         int srqflag;
1818         int cpuid;
1819
1820         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1821         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
1822
1823         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1824         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1825         ts = td->td_sched;
1826         mtx = td->td_lock;
1827         ts->ts_rltick = ticks;
1828         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1829         td->td_oncpu = NOCPU;
1830         if (!(flags & SW_PREEMPT))
1831                 td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
1832         td->td_owepreempt = 0;
1833         tdq->tdq_switchcnt++;
1834         /*
1835          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
1836          * to CAN_RUN as well.
1837          */
1838         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
1839                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1840                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1841         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1842                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1843                 srqflag = (flags & SW_PREEMPT) ?
1844                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1845                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
1846 #ifdef SMP
1847                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && !THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
1848                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
1849 #endif
1850                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
1851                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
1852                 else {
1853                         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
1854                             (ts->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
1855                             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
1856                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
1857                 }
1858         } else {
1859                 /* This thread must be going to sleep. */
1860                 TDQ_LOCK(tdq);
1861                 mtx = thread_lock_block(td);
1862                 tdq_load_rem(tdq, td);
1863         }
1864         /*
1865          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
1866          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
1867          * thread-queue locked.
1868          */
1869         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1870         newtd = choosethread();
1871         /*
1872          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
1873          */
1874         if (td != newtd) {
1875 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1876                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1877                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1878 #endif
1879                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
1880                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
1881
1882 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1883                 /*
1884                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1885                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1886                  * function to call.
1887                  */
1888                 if (dtrace_vtime_active)
1889                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1890 #endif
1891
1892                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
1893                 /*
1894                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
1895                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
1896                  * run queue lock.
1897                  */
1898                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1899                 tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1900                 lock_profile_obtain_lock_success(
1901                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
1902 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1903                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1904                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1905 #endif
1906         } else
1907                 thread_unblock_switch(td, mtx);
1908         /*
1909          * Assert that all went well and return.
1910          */
1911         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1912         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1913         td->td_oncpu = cpuid;
1914 }
1915
1916 /*
1917  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
1918  */
1919 void
1920 sched_nice(struct proc *p, int nice)
1921 {
1922         struct thread *td;
1923
1924         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1925
1926         p->p_nice = nice;
1927         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1928                 thread_lock(td);
1929                 sched_priority(td);
1930                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
1931                 thread_unlock(td);
1932         }
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
1937  */
1938 void
1939 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
1940 {
1941
1942         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1943
1944         td->td_slptick = ticks;
1945         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
1946                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
1947         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1948                 return;
1949         if (static_boost == 1 && prio)
1950                 sched_prio(td, prio);
1951         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
1952                 sched_prio(td, static_boost);
1953 }
1954
1955 /*
1956  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
1957  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
1958  */
1959 void
1960 sched_wakeup(struct thread *td)
1961 {
1962         struct td_sched *ts;
1963         int slptick;
1964
1965         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1966         ts = td->td_sched;
1967         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1968         /*
1969          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
1970          * priority.
1971          */
1972         slptick = td->td_slptick;
1973         td->td_slptick = 0;
1974         if (slptick && slptick != ticks) {
1975                 u_int hzticks;
1976
1977                 hzticks = (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1978                 ts->ts_slptime += hzticks;
1979                 sched_interact_update(td);
1980                 sched_pctcpu_update(ts);
1981         }
1982         /* Reset the slice value after we sleep. */
1983         ts->ts_slice = sched_slice;
1984         sched_add(td, SRQ_BORING);
1985 }
1986
1987 /*
1988  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
1989  * priority.
1990  */
1991 void
1992 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
1993 {
1994         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1995         sched_fork_thread(td, child);
1996         /*
1997          * Penalize the parent and child for forking.
1998          */
1999         sched_interact_fork(child);
2000         sched_priority(child);
2001         td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2002         sched_interact_update(td);
2003         sched_priority(td);
2004 }
2005
2006 /*
2007  * Fork a new thread, may be within the same process.
2008  */
2009 void
2010 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2011 {
2012         struct td_sched *ts;
2013         struct td_sched *ts2;
2014
2015         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2016         /*
2017          * Initialize child.
2018          */
2019         ts = td->td_sched;
2020         ts2 = child->td_sched;
2021         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
2022         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
2023         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
2024         ts2->ts_flags = 0;
2025         /*
2026          * Grab our parents cpu estimation information.
2027          */
2028         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
2029         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
2030         ts2->ts_incrtick = ts->ts_incrtick;
2031         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
2032         /*
2033          * Do not inherit any borrowed priority from the parent.
2034          */
2035         child->td_priority = child->td_base_pri;
2036         /*
2037          * And update interactivity score.
2038          */
2039         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
2040         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
2041         ts2->ts_slice = 1;      /* Attempt to quickly learn interactivity. */
2042 #ifdef KTR
2043         bzero(ts2->ts_name, sizeof(ts2->ts_name));
2044 #endif
2045 }
2046
2047 /*
2048  * Adjust the priority class of a thread.
2049  */
2050 void
2051 sched_class(struct thread *td, int class)
2052 {
2053
2054         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2055         if (td->td_pri_class == class)
2056                 return;
2057         td->td_pri_class = class;
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2062  */
2063 void
2064 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2065 {
2066         struct thread *td;
2067
2068         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "proc exit",
2069             "prio:%d", child->td_priority);
2070         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2071         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2072         sched_exit_thread(td, child);
2073 }
2074
2075 /*
2076  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2077  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2078  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2079  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2080  */
2081 void
2082 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2083 {
2084
2085         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "thread exit",
2086             "prio:%d", child->td_priority);
2087         /*
2088          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2089          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2090          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2091          */
2092         thread_lock(td);
2093         td->td_sched->ts_runtime += child->td_sched->ts_runtime;
2094         sched_interact_update(td);
2095         sched_priority(td);
2096         thread_unlock(td);
2097 }
2098
2099 void
2100 sched_preempt(struct thread *td)
2101 {
2102         struct tdq *tdq;
2103
2104         thread_lock(td);
2105         tdq = TDQ_SELF();
2106         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2107         tdq->tdq_ipipending = 0;
2108         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2109                 int flags;
2110
2111                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2112                 if (td->td_critnest > 1)
2113                         td->td_owepreempt = 1;
2114                 else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2115                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
2116                 else
2117                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
2118         }
2119         thread_unlock(td);
2120 }
2121
2122 /*
2123  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2124  * to static priorities in msleep() or similar.
2125  */
2126 void
2127 sched_userret(struct thread *td)
2128 {
2129         /*
2130          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in  
2131          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
2132          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
2133          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
2134          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
2135          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
2136          * it perfectly here.
2137          */
2138         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
2139             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
2140         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
2141                 thread_lock(td);
2142                 td->td_priority = td->td_user_pri;
2143                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2144                 tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2145                 thread_unlock(td);
2146         }
2147 }
2148
2149 /*
2150  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2151  * threads.
2152  */
2153 void
2154 sched_clock(struct thread *td)
2155 {
2156         struct tdq *tdq;
2157         struct td_sched *ts;
2158
2159         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2160         tdq = TDQ_SELF();
2161 #ifdef SMP
2162         /*
2163          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2164          */
2165         if (balance_tdq == tdq) {
2166                 if (balance_ticks && --balance_ticks == 0)
2167                         sched_balance();
2168         }
2169 #endif
2170         /*
2171          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2172          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2173          * If there is some activity seed it to reflect that.
2174          */
2175         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2176         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2177         /*
2178          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2179          * threads get a chance to run.
2180          */
2181         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2182                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2183                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2184                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2185         }
2186         ts = td->td_sched;
2187         if (td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT)
2188                 return;
2189         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE) {
2190                 /*
2191                  * We used a tick; charge it to the thread so
2192                  * that we can compute our interactivity.
2193                  */
2194                 td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2195                 sched_interact_update(td);
2196                 sched_priority(td);
2197         }
2198         /*
2199          * We used up one time slice.
2200          */
2201         if (--ts->ts_slice > 0)
2202                 return;
2203         /*
2204          * We're out of time, force a requeue at userret().
2205          */
2206         ts->ts_slice = sched_slice;
2207         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2208 }
2209
2210 /*
2211  * Called once per hz tick.  Used for cpu utilization information.  This
2212  * is easier than trying to scale based on stathz.
2213  */
2214 void
2215 sched_tick(int cnt)
2216 {
2217         struct td_sched *ts;
2218
2219         ts = curthread->td_sched;
2220         /*
2221          * Ticks is updated asynchronously on a single cpu.  Check here to
2222          * avoid incrementing ts_ticks multiple times in a single tick.
2223          */
2224         if (ts->ts_incrtick == ticks)
2225                 return;
2226         /* Adjust ticks for pctcpu */
2227         ts->ts_ticks += cnt << SCHED_TICK_SHIFT;
2228         ts->ts_ltick = ticks;
2229         ts->ts_incrtick = ticks;
2230         /*
2231          * Update if we've exceeded our desired tick threshold by over one
2232          * second.
2233          */
2234         if (ts->ts_ftick + SCHED_TICK_MAX < ts->ts_ltick)
2235                 sched_pctcpu_update(ts);
2236 }
2237
2238 /*
2239  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2240  * cooperative idle threads.
2241  */
2242 int
2243 sched_runnable(void)
2244 {
2245         struct tdq *tdq;
2246         int load;
2247
2248         load = 1;
2249
2250         tdq = TDQ_SELF();
2251         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2252                 if (tdq->tdq_load > 0)
2253                         goto out;
2254         } else
2255                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2256                         goto out;
2257         load = 0;
2258 out:
2259         return (load);
2260 }
2261
2262 /*
2263  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2264  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2265  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2266  */
2267 struct thread *
2268 sched_choose(void)
2269 {
2270         struct thread *td;
2271         struct tdq *tdq;
2272
2273         tdq = TDQ_SELF();
2274         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2275         td = tdq_choose(tdq);
2276         if (td) {
2277                 td->td_sched->ts_ltick = ticks;
2278                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2279                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2280                 return (td);
2281         }
2282         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2283         return (PCPU_GET(idlethread));
2284 }
2285
2286 /*
2287  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2288  * we always request it once we exit a critical section.
2289  */
2290 static inline void
2291 sched_setpreempt(struct thread *td)
2292 {
2293         struct thread *ctd;
2294         int cpri;
2295         int pri;
2296
2297         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2298
2299         ctd = curthread;
2300         pri = td->td_priority;
2301         cpri = ctd->td_priority;
2302         if (pri < cpri)
2303                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2304         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2305                 return;
2306         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2307                 return;
2308         ctd->td_owepreempt = 1;
2309 }
2310
2311 /*
2312  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2313  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2314  * predetermined.
2315  */
2316 void
2317 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2318 {
2319
2320         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2321         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2322             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2323         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2324             ("sched_add: bad thread state"));
2325         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2326             ("sched_add: thread swapped out"));
2327
2328         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2329                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2330         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2331         tdq_load_add(tdq, td);
2332 }
2333
2334 /*
2335  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2336  * preemption or IPI a remote processor if required.
2337  */
2338 void
2339 sched_add(struct thread *td, int flags)
2340 {
2341         struct tdq *tdq;
2342 #ifdef SMP
2343         int cpu;
2344 #endif
2345
2346         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
2347             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
2348             sched_tdname(curthread));
2349         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
2350             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
2351         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2352         /*
2353          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2354          * run-queue.
2355          */
2356         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2357                 sched_priority(td);
2358 #ifdef SMP
2359         /*
2360          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2361          * target cpu.
2362          */
2363         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2364         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2365         tdq_add(tdq, td, flags);
2366         if (cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2367                 tdq_notify(tdq, td);
2368                 return;
2369         }
2370 #else
2371         tdq = TDQ_SELF();
2372         TDQ_LOCK(tdq);
2373         /*
2374          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2375          * to the scheduler's lock.
2376          */
2377         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2378         tdq_add(tdq, td, flags);
2379 #endif
2380         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2381                 sched_setpreempt(td);
2382 }
2383
2384 /*
2385  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2386  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2387  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2388  */
2389 void
2390 sched_rem(struct thread *td)
2391 {
2392         struct tdq *tdq;
2393
2394         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
2395             "prio:%d", td->td_priority);
2396         tdq = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
2397         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2398         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2399         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2400             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2401         tdq_runq_rem(tdq, td);
2402         tdq_load_rem(tdq, td);
2403         TD_SET_CAN_RUN(td);
2404         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2405                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2406 }
2407
2408 /*
2409  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2410  */
2411 fixpt_t
2412 sched_pctcpu(struct thread *td)
2413 {
2414         fixpt_t pctcpu;
2415         struct td_sched *ts;
2416
2417         pctcpu = 0;
2418         ts = td->td_sched;
2419         if (ts == NULL)
2420                 return (0);
2421
2422         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2423         if (ts->ts_ticks) {
2424                 int rtick;
2425
2426                 sched_pctcpu_update(ts);
2427                 /* How many rtick per second ? */
2428                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2429                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2430         }
2431
2432         return (pctcpu);
2433 }
2434
2435 /*
2436  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2437  * cpumask.
2438  */
2439 void
2440 sched_affinity(struct thread *td)
2441 {
2442 #ifdef SMP
2443         struct td_sched *ts;
2444
2445         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2446         ts = td->td_sched;
2447         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2448                 return;
2449         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2450                 sched_rem(td);
2451                 sched_add(td, SRQ_BORING);
2452                 return;
2453         }
2454         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2455                 return;
2456         /*
2457          * Force a switch before returning to userspace.  If the
2458          * target thread is not running locally send an ipi to force
2459          * the issue.
2460          */
2461         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2462         if (td != curthread)
2463                 ipi_cpu(ts->ts_cpu, IPI_PREEMPT);
2464 #endif
2465 }
2466
2467 /*
2468  * Bind a thread to a target cpu.
2469  */
2470 void
2471 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2472 {
2473         struct td_sched *ts;
2474
2475         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2476         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
2477         ts = td->td_sched;
2478         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2479                 sched_unbind(td);
2480         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td), ("%p must be migratable", td));
2481         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2482         sched_pin();
2483         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2484                 return;
2485         ts->ts_cpu = cpu;
2486         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2487         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2488 }
2489
2490 /*
2491  * Release a bound thread.
2492  */
2493 void
2494 sched_unbind(struct thread *td)
2495 {
2496         struct td_sched *ts;
2497
2498         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2499         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
2500         ts = td->td_sched;
2501         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2502                 return;
2503         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2504         sched_unpin();
2505 }
2506
2507 int
2508 sched_is_bound(struct thread *td)
2509 {
2510         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2511         return (td->td_sched->ts_flags & TSF_BOUND);
2512 }
2513
2514 /*
2515  * Basic yield call.
2516  */
2517 void
2518 sched_relinquish(struct thread *td)
2519 {
2520         thread_lock(td);
2521         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
2522         thread_unlock(td);
2523 }
2524
2525 /*
2526  * Return the total system load.
2527  */
2528 int
2529 sched_load(void)
2530 {
2531 #ifdef SMP
2532         int total;
2533         int i;
2534
2535         total = 0;
2536         CPU_FOREACH(i)
2537                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2538         return (total);
2539 #else
2540         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2541 #endif
2542 }
2543
2544 int
2545 sched_sizeof_proc(void)
2546 {
2547         return (sizeof(struct proc));
2548 }
2549
2550 int
2551 sched_sizeof_thread(void)
2552 {
2553         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2554 }
2555
2556 #ifdef SMP
2557 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)                                               \
2558     ((tdq)->tdq_cg != NULL && ((tdq)->tdq_cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
2559 #else
2560 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)       1
2561 #endif
2562
2563 /*
2564  * The actual idle process.
2565  */
2566 void
2567 sched_idletd(void *dummy)
2568 {
2569         struct thread *td;
2570         struct tdq *tdq;
2571         int switchcnt;
2572         int i;
2573
2574         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2575         td = curthread;
2576         tdq = TDQ_SELF();
2577         for (;;) {
2578 #ifdef SMP
2579                 if (tdq_idled(tdq) == 0)
2580                         continue;
2581 #endif
2582                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2583                 /*
2584                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2585                  * for load rather than entering a low power state that 
2586                  * may require an IPI.  However, don't do any busy
2587                  * loops while on SMT machines as this simply steals
2588                  * cycles from cores doing useful work.
2589                  */
2590                 if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2591                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2592                                 if (tdq->tdq_load)
2593                                         break;
2594                                 cpu_spinwait();
2595                         }
2596                 }
2597                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2598                 if (tdq->tdq_load == 0) {
2599                         tdq->tdq_cpu_idle = 1;
2600                         if (tdq->tdq_load == 0) {
2601                                 cpu_idle(switchcnt > sched_idlespinthresh * 4);
2602                                 tdq->tdq_switchcnt++;
2603                         }
2604                         tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2605                 }
2606                 if (tdq->tdq_load) {
2607                         thread_lock(td);
2608                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2609                         thread_unlock(td);
2610                 }
2611         }
2612 }
2613
2614 /*
2615  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2616  */
2617 void
2618 sched_throw(struct thread *td)
2619 {
2620         struct thread *newtd;
2621         struct tdq *tdq;
2622
2623         tdq = TDQ_SELF();
2624         if (td == NULL) {
2625                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2626                 TDQ_LOCK(tdq);
2627                 spinlock_exit();
2628                 PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2629                 PCPU_SET(switchticks, ticks);
2630         } else {
2631                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2632                 tdq_load_rem(tdq, td);
2633                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2634         }
2635         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2636         newtd = choosethread();
2637         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2638         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2639 }
2640
2641 /*
2642  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2643  * let fork do the rest of the work.
2644  */
2645 void
2646 sched_fork_exit(struct thread *td)
2647 {
2648         struct td_sched *ts;
2649         struct tdq *tdq;
2650         int cpuid;
2651
2652         /*
2653          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2654          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2655          */
2656         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2657         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
2658         ts = td->td_sched;
2659         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2660                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2661         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2662         td->td_oncpu = cpuid;
2663         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2664         lock_profile_obtain_lock_success(
2665             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2666 }
2667
2668 /*
2669  * Create on first use to catch odd startup conditons.
2670  */
2671 char *
2672 sched_tdname(struct thread *td)
2673 {
2674 #ifdef KTR
2675         struct td_sched *ts;
2676
2677         ts = td->td_sched;
2678         if (ts->ts_name[0] == '\0')
2679                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
2680                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
2681         return (ts->ts_name);
2682 #else
2683         return (td->td_name);
2684 #endif
2685 }
2686
2687 #ifdef KTR
2688 void
2689 sched_clear_tdname(struct thread *td)
2690 {
2691         struct td_sched *ts;
2692
2693         ts = td->td_sched;
2694         ts->ts_name[0] = '\0';
2695 }
2696 #endif
2697
2698 #ifdef SMP
2699
2700 /*
2701  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
2702  * the topology tree.
2703  */
2704 static int
2705 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
2706     int indent)
2707 {
2708         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
2709         int i, first;
2710
2711         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
2712             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
2713         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"%s\">", indent, "",
2714             cg->cg_count, cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &cg->cg_mask));
2715         first = TRUE;
2716         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
2717                 if (CPU_ISSET(i, &cg->cg_mask)) {
2718                         if (!first)
2719                                 sbuf_printf(sb, ", ");
2720                         else
2721                                 first = FALSE;
2722                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
2723                 }
2724         }
2725         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
2726
2727         if (cg->cg_flags != 0) {
2728                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
2729                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
2730                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
2731                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
2732                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
2733                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
2734                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
2735                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
2736         }
2737
2738         if (cg->cg_children > 0) {
2739                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
2740                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
2741                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
2742                             &cg->cg_child[i], indent+2);
2743                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
2744         }
2745         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
2746         return (0);
2747 }
2748
2749 /*
2750  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
2751  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
2752  */
2753 static int
2754 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2755 {
2756         struct sbuf *topo;
2757         int err;
2758
2759         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
2760
2761         topo = sbuf_new(NULL, NULL, 500, SBUF_AUTOEXTEND);
2762         if (topo == NULL)
2763                 return (ENOMEM);
2764
2765         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
2766         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
2767         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
2768
2769         if (err == 0) {
2770                 sbuf_finish(topo);
2771                 err = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(topo), sbuf_len(topo));
2772         }
2773         sbuf_delete(topo);
2774         return (err);
2775 }
2776
2777 #endif
2778
2779 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
2780 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
2781     "Scheduler name");
2782 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
2783     "Slice size for timeshare threads");
2784 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
2785      "Interactivity score threshold");
2786 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW, &preempt_thresh,
2787      0,"Min priority for preemption, lower priorities have greater precedence");
2788 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost,
2789      0,"Controls whether static kernel priorities are assigned to sleeping threads.");
2790 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins,
2791      0,"Number of times idle will spin waiting for new work.");
2792 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW, &sched_idlespinthresh,
2793      0,"Threshold before we will permit idle spinning.");
2794 #ifdef SMP
2795 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
2796     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
2797 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
2798     "Enables the long-term load balancer");
2799 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
2800     &balance_interval, 0,
2801     "Average frequency in stathz ticks to run the long-term balancer");
2802 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
2803     "Attempts to steal work from other cores before idling");
2804 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
2805     "Minimum load on remote cpu before we'll steal");
2806
2807 /* Retrieve SMP topology */
2808 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
2809     CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A", 
2810     "XML dump of detected CPU topology");
2811
2812 #endif
2813
2814 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
2815 static int ccpu = 0;
2816 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");