]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/subr_sleepqueue.c
Restore packaging subdir to enable running unmodified configure script.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / subr_sleepqueue.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2004 John Baldwin <jhb@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, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 /*
28  * Implementation of sleep queues used to hold queue of threads blocked on
29  * a wait channel.  Sleep queues different from turnstiles in that wait
30  * channels are not owned by anyone, so there is no priority propagation.
31  * Sleep queues can also provide a timeout and can also be interrupted by
32  * signals.  That said, there are several similarities between the turnstile
33  * and sleep queue implementations.  (Note: turnstiles were implemented
34  * first.)  For example, both use a hash table of the same size where each
35  * bucket is referred to as a "chain" that contains both a spin lock and
36  * a linked list of queues.  An individual queue is located by using a hash
37  * to pick a chain, locking the chain, and then walking the chain searching
38  * for the queue.  This means that a wait channel object does not need to
39  * embed it's queue head just as locks do not embed their turnstile queue
40  * head.  Threads also carry around a sleep queue that they lend to the
41  * wait channel when blocking.  Just as in turnstiles, the queue includes
42  * a free list of the sleep queues of other threads blocked on the same
43  * wait channel in the case of multiple waiters.
44  *
45  * Some additional functionality provided by sleep queues include the
46  * ability to set a timeout.  The timeout is managed using a per-thread
47  * callout that resumes a thread if it is asleep.  A thread may also
48  * catch signals while it is asleep (aka an interruptible sleep).  The
49  * signal code uses sleepq_abort() to interrupt a sleeping thread.  Finally,
50  * sleep queues also provide some extra assertions.  One is not allowed to
51  * mix the sleep/wakeup and cv APIs for a given wait channel.  Also, one
52  * must consistently use the same lock to synchronize with a wait channel,
53  * though this check is currently only a warning for sleep/wakeup due to
54  * pre-existing abuse of that API.  The same lock must also be held when
55  * awakening threads, though that is currently only enforced for condition
56  * variables.
57  */
58
59 #include <sys/cdefs.h>
60 __FBSDID("$FreeBSD$");
61
62 #include "opt_sleepqueue_profiling.h"
63 #include "opt_ddb.h"
64 #include "opt_sched.h"
65
66 #include <sys/param.h>
67 #include <sys/systm.h>
68 #include <sys/lock.h>
69 #include <sys/kernel.h>
70 #include <sys/ktr.h>
71 #include <sys/mutex.h>
72 #include <sys/proc.h>
73 #include <sys/sbuf.h>
74 #include <sys/sched.h>
75 #include <sys/sdt.h>
76 #include <sys/signalvar.h>
77 #include <sys/sleepqueue.h>
78 #include <sys/sysctl.h>
79
80 #include <vm/uma.h>
81
82 #ifdef DDB
83 #include <ddb/ddb.h>
84 #endif
85
86 /*
87  * Constants for the hash table of sleep queue chains.
88  * SC_TABLESIZE must be a power of two for SC_MASK to work properly.
89  */
90 #define SC_TABLESIZE    256                     /* Must be power of 2. */
91 #define SC_MASK         (SC_TABLESIZE - 1)
92 #define SC_SHIFT        8
93 #define SC_HASH(wc)     ((((uintptr_t)(wc) >> SC_SHIFT) ^ (uintptr_t)(wc)) & \
94                             SC_MASK)
95 #define SC_LOOKUP(wc)   &sleepq_chains[SC_HASH(wc)]
96 #define NR_SLEEPQS      2
97 /*
98  * There two different lists of sleep queues.  Both lists are connected
99  * via the sq_hash entries.  The first list is the sleep queue chain list
100  * that a sleep queue is on when it is attached to a wait channel.  The
101  * second list is the free list hung off of a sleep queue that is attached
102  * to a wait channel.
103  *
104  * Each sleep queue also contains the wait channel it is attached to, the
105  * list of threads blocked on that wait channel, flags specific to the
106  * wait channel, and the lock used to synchronize with a wait channel.
107  * The flags are used to catch mismatches between the various consumers
108  * of the sleep queue API (e.g. sleep/wakeup and condition variables).
109  * The lock pointer is only used when invariants are enabled for various
110  * debugging checks.
111  *
112  * Locking key:
113  *  c - sleep queue chain lock
114  */
115 struct sleepqueue {
116         TAILQ_HEAD(, thread) sq_blocked[NR_SLEEPQS];    /* (c) Blocked threads. */
117         u_int sq_blockedcnt[NR_SLEEPQS];        /* (c) N. of blocked threads. */
118         LIST_ENTRY(sleepqueue) sq_hash;         /* (c) Chain and free list. */
119         LIST_HEAD(, sleepqueue) sq_free;        /* (c) Free queues. */
120         void    *sq_wchan;                      /* (c) Wait channel. */
121         int     sq_type;                        /* (c) Queue type. */
122 #ifdef INVARIANTS
123         struct lock_object *sq_lock;            /* (c) Associated lock. */
124 #endif
125 };
126
127 struct sleepqueue_chain {
128         LIST_HEAD(, sleepqueue) sc_queues;      /* List of sleep queues. */
129         struct mtx sc_lock;                     /* Spin lock for this chain. */
130 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
131         u_int   sc_depth;                       /* Length of sc_queues. */
132         u_int   sc_max_depth;                   /* Max length of sc_queues. */
133 #endif
134 };
135
136 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
137 u_int sleepq_max_depth;
138 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, sleepq, CTLFLAG_RD, 0, "sleepq profiling");
139 static SYSCTL_NODE(_debug_sleepq, OID_AUTO, chains, CTLFLAG_RD, 0,
140     "sleepq chain stats");
141 SYSCTL_UINT(_debug_sleepq, OID_AUTO, max_depth, CTLFLAG_RD, &sleepq_max_depth,
142     0, "maxmimum depth achieved of a single chain");
143
144 static void     sleepq_profile(const char *wmesg);
145 static int      prof_enabled;
146 #endif
147 static struct sleepqueue_chain sleepq_chains[SC_TABLESIZE];
148 static uma_zone_t sleepq_zone;
149
150 /*
151  * Prototypes for non-exported routines.
152  */
153 static int      sleepq_catch_signals(void *wchan, int pri);
154 static int      sleepq_check_signals(void);
155 static int      sleepq_check_timeout(void);
156 #ifdef INVARIANTS
157 static void     sleepq_dtor(void *mem, int size, void *arg);
158 #endif
159 static int      sleepq_init(void *mem, int size, int flags);
160 static int      sleepq_resume_thread(struct sleepqueue *sq, struct thread *td,
161                     int pri);
162 static void     sleepq_switch(void *wchan, int pri);
163 static void     sleepq_timeout(void *arg);
164
165 SDT_PROBE_DECLARE(sched, , , sleep);
166 SDT_PROBE_DECLARE(sched, , , wakeup);
167
168 /*
169  * Initialize SLEEPQUEUE_PROFILING specific sysctl nodes.
170  * Note that it must happen after sleepinit() has been fully executed, so
171  * it must happen after SI_SUB_KMEM SYSINIT() subsystem setup.
172  */
173 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
174 static void
175 init_sleepqueue_profiling(void)
176 {
177         char chain_name[10];
178         struct sysctl_oid *chain_oid;
179         u_int i;
180
181         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++) {
182                 snprintf(chain_name, sizeof(chain_name), "%u", i);
183                 chain_oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, 
184                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_debug_sleepq_chains), OID_AUTO,
185                     chain_name, CTLFLAG_RD, NULL, "sleepq chain stats");
186                 SYSCTL_ADD_UINT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
187                     "depth", CTLFLAG_RD, &sleepq_chains[i].sc_depth, 0, NULL);
188                 SYSCTL_ADD_UINT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
189                     "max_depth", CTLFLAG_RD, &sleepq_chains[i].sc_max_depth, 0,
190                     NULL);
191         }
192 }
193
194 SYSINIT(sleepqueue_profiling, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY,
195     init_sleepqueue_profiling, NULL);
196 #endif
197
198 /*
199  * Early initialization of sleep queues that is called from the sleepinit()
200  * SYSINIT.
201  */
202 void
203 init_sleepqueues(void)
204 {
205         int i;
206
207         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++) {
208                 LIST_INIT(&sleepq_chains[i].sc_queues);
209                 mtx_init(&sleepq_chains[i].sc_lock, "sleepq chain", NULL,
210                     MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
211         }
212         sleepq_zone = uma_zcreate("SLEEPQUEUE", sizeof(struct sleepqueue),
213 #ifdef INVARIANTS
214             NULL, sleepq_dtor, sleepq_init, NULL, UMA_ALIGN_CACHE, 0);
215 #else
216             NULL, NULL, sleepq_init, NULL, UMA_ALIGN_CACHE, 0);
217 #endif
218         
219         thread0.td_sleepqueue = sleepq_alloc();
220 }
221
222 /*
223  * Get a sleep queue for a new thread.
224  */
225 struct sleepqueue *
226 sleepq_alloc(void)
227 {
228
229         return (uma_zalloc(sleepq_zone, M_WAITOK));
230 }
231
232 /*
233  * Free a sleep queue when a thread is destroyed.
234  */
235 void
236 sleepq_free(struct sleepqueue *sq)
237 {
238
239         uma_zfree(sleepq_zone, sq);
240 }
241
242 /*
243  * Lock the sleep queue chain associated with the specified wait channel.
244  */
245 void
246 sleepq_lock(void *wchan)
247 {
248         struct sleepqueue_chain *sc;
249
250         sc = SC_LOOKUP(wchan);
251         mtx_lock_spin(&sc->sc_lock);
252 }
253
254 /*
255  * Look up the sleep queue associated with a given wait channel in the hash
256  * table locking the associated sleep queue chain.  If no queue is found in
257  * the table, NULL is returned.
258  */
259 struct sleepqueue *
260 sleepq_lookup(void *wchan)
261 {
262         struct sleepqueue_chain *sc;
263         struct sleepqueue *sq;
264
265         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
266         sc = SC_LOOKUP(wchan);
267         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
268         LIST_FOREACH(sq, &sc->sc_queues, sq_hash)
269                 if (sq->sq_wchan == wchan)
270                         return (sq);
271         return (NULL);
272 }
273
274 /*
275  * Unlock the sleep queue chain associated with a given wait channel.
276  */
277 void
278 sleepq_release(void *wchan)
279 {
280         struct sleepqueue_chain *sc;
281
282         sc = SC_LOOKUP(wchan);
283         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
284 }
285
286 /*
287  * Places the current thread on the sleep queue for the specified wait
288  * channel.  If INVARIANTS is enabled, then it associates the passed in
289  * lock with the sleepq to make sure it is held when that sleep queue is
290  * woken up.
291  */
292 void
293 sleepq_add(void *wchan, struct lock_object *lock, const char *wmesg, int flags,
294     int queue)
295 {
296         struct sleepqueue_chain *sc;
297         struct sleepqueue *sq;
298         struct thread *td;
299
300         td = curthread;
301         sc = SC_LOOKUP(wchan);
302         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
303         MPASS(td->td_sleepqueue != NULL);
304         MPASS(wchan != NULL);
305         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
306
307         /* If this thread is not allowed to sleep, die a horrible death. */
308         KASSERT(td->td_no_sleeping == 0,
309             ("%s: td %p to sleep on wchan %p with sleeping prohibited",
310             __func__, td, wchan));
311
312         /* Look up the sleep queue associated with the wait channel 'wchan'. */
313         sq = sleepq_lookup(wchan);
314
315         /*
316          * If the wait channel does not already have a sleep queue, use
317          * this thread's sleep queue.  Otherwise, insert the current thread
318          * into the sleep queue already in use by this wait channel.
319          */
320         if (sq == NULL) {
321 #ifdef INVARIANTS
322                 int i;
323
324                 sq = td->td_sleepqueue;
325                 for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
326                         KASSERT(TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]),
327                             ("thread's sleep queue %d is not empty", i));
328                         KASSERT(sq->sq_blockedcnt[i] == 0,
329                             ("thread's sleep queue %d count mismatches", i));
330                 }
331                 KASSERT(LIST_EMPTY(&sq->sq_free),
332                     ("thread's sleep queue has a non-empty free list"));
333                 KASSERT(sq->sq_wchan == NULL, ("stale sq_wchan pointer"));
334                 sq->sq_lock = lock;
335 #endif
336 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
337                 sc->sc_depth++;
338                 if (sc->sc_depth > sc->sc_max_depth) {
339                         sc->sc_max_depth = sc->sc_depth;
340                         if (sc->sc_max_depth > sleepq_max_depth)
341                                 sleepq_max_depth = sc->sc_max_depth;
342                 }
343 #endif
344                 sq = td->td_sleepqueue;
345                 LIST_INSERT_HEAD(&sc->sc_queues, sq, sq_hash);
346                 sq->sq_wchan = wchan;
347                 sq->sq_type = flags & SLEEPQ_TYPE;
348         } else {
349                 MPASS(wchan == sq->sq_wchan);
350                 MPASS(lock == sq->sq_lock);
351                 MPASS((flags & SLEEPQ_TYPE) == sq->sq_type);
352                 LIST_INSERT_HEAD(&sq->sq_free, td->td_sleepqueue, sq_hash);
353         }
354         thread_lock(td);
355         TAILQ_INSERT_TAIL(&sq->sq_blocked[queue], td, td_slpq);
356         sq->sq_blockedcnt[queue]++;
357         td->td_sleepqueue = NULL;
358         td->td_sqqueue = queue;
359         td->td_wchan = wchan;
360         td->td_wmesg = wmesg;
361         if (flags & SLEEPQ_INTERRUPTIBLE) {
362                 td->td_flags |= TDF_SINTR;
363                 td->td_flags &= ~TDF_SLEEPABORT;
364         }
365         thread_unlock(td);
366 }
367
368 /*
369  * Sets a timeout that will remove the current thread from the specified
370  * sleep queue after timo ticks if the thread has not already been awakened.
371  */
372 void
373 sleepq_set_timeout_sbt(void *wchan, sbintime_t sbt, sbintime_t pr,
374     int flags)
375 {
376         struct sleepqueue_chain *sc;
377         struct thread *td;
378
379         td = curthread;
380         sc = SC_LOOKUP(wchan);
381         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
382         MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
383         MPASS(td->td_sleepqueue == NULL);
384         MPASS(wchan != NULL);
385         callout_reset_sbt_on(&td->td_slpcallout, sbt, pr,
386             sleepq_timeout, td, PCPU_GET(cpuid), flags | C_DIRECT_EXEC);
387 }
388
389 /*
390  * Return the number of actual sleepers for the specified queue.
391  */
392 u_int
393 sleepq_sleepcnt(void *wchan, int queue)
394 {
395         struct sleepqueue *sq;
396
397         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
398         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
399         sq = sleepq_lookup(wchan);
400         if (sq == NULL)
401                 return (0);
402         return (sq->sq_blockedcnt[queue]);
403 }
404
405 /*
406  * Marks the pending sleep of the current thread as interruptible and
407  * makes an initial check for pending signals before putting a thread
408  * to sleep. Enters and exits with the thread lock held.  Thread lock
409  * may have transitioned from the sleepq lock to a run lock.
410  */
411 static int
412 sleepq_catch_signals(void *wchan, int pri)
413 {
414         struct sleepqueue_chain *sc;
415         struct sleepqueue *sq;
416         struct thread *td;
417         struct proc *p;
418         struct sigacts *ps;
419         int sig, ret;
420
421         td = curthread;
422         p = curproc;
423         sc = SC_LOOKUP(wchan);
424         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
425         MPASS(wchan != NULL);
426         if ((td->td_pflags & TDP_WAKEUP) != 0) {
427                 td->td_pflags &= ~TDP_WAKEUP;
428                 ret = EINTR;
429                 thread_lock(td);
430                 goto out;
431         }
432
433         /*
434          * See if there are any pending signals for this thread.  If not
435          * we can switch immediately.  Otherwise do the signal processing
436          * directly.
437          */
438         thread_lock(td);
439         if ((td->td_flags & (TDF_NEEDSIGCHK | TDF_NEEDSUSPCHK)) == 0) {
440                 sleepq_switch(wchan, pri);
441                 return (0);
442         }
443         thread_unlock(td);
444         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
445         CTR3(KTR_PROC, "sleepq catching signals: thread %p (pid %ld, %s)",
446                 (void *)td, (long)p->p_pid, td->td_name);
447         PROC_LOCK(p);
448         ps = p->p_sigacts;
449         mtx_lock(&ps->ps_mtx);
450         sig = cursig(td);
451         if (sig == 0) {
452                 mtx_unlock(&ps->ps_mtx);
453                 ret = thread_suspend_check(1);
454                 MPASS(ret == 0 || ret == EINTR || ret == ERESTART);
455         } else {
456                 if (SIGISMEMBER(ps->ps_sigintr, sig))
457                         ret = EINTR;
458                 else
459                         ret = ERESTART;
460                 mtx_unlock(&ps->ps_mtx);
461         }
462         /*
463          * Lock the per-process spinlock prior to dropping the PROC_LOCK
464          * to avoid a signal delivery race.  PROC_LOCK, PROC_SLOCK, and
465          * thread_lock() are currently held in tdsendsignal().
466          */
467         PROC_SLOCK(p);
468         mtx_lock_spin(&sc->sc_lock);
469         PROC_UNLOCK(p);
470         thread_lock(td);
471         PROC_SUNLOCK(p);
472         if (ret == 0) {
473                 sleepq_switch(wchan, pri);
474                 return (0);
475         }
476 out:
477         /*
478          * There were pending signals and this thread is still
479          * on the sleep queue, remove it from the sleep queue.
480          */
481         if (TD_ON_SLEEPQ(td)) {
482                 sq = sleepq_lookup(wchan);
483                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, 0)) {
484 #ifdef INVARIANTS
485                         /*
486                          * This thread hasn't gone to sleep yet, so it
487                          * should not be swapped out.
488                          */
489                         panic("not waking up swapper");
490 #endif
491                 }
492         }
493         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
494         MPASS(td->td_lock != &sc->sc_lock);
495         return (ret);
496 }
497
498 /*
499  * Switches to another thread if we are still asleep on a sleep queue.
500  * Returns with thread lock.
501  */
502 static void
503 sleepq_switch(void *wchan, int pri)
504 {
505         struct sleepqueue_chain *sc;
506         struct sleepqueue *sq;
507         struct thread *td;
508
509         td = curthread;
510         sc = SC_LOOKUP(wchan);
511         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
512         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
513
514         /* 
515          * If we have a sleep queue, then we've already been woken up, so
516          * just return.
517          */
518         if (td->td_sleepqueue != NULL) {
519                 mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
520                 return;
521         }
522
523         /*
524          * If TDF_TIMEOUT is set, then our sleep has been timed out
525          * already but we are still on the sleep queue, so dequeue the
526          * thread and return.
527          */
528         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
529                 MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
530                 sq = sleepq_lookup(wchan);
531                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, 0)) {
532 #ifdef INVARIANTS
533                         /*
534                          * This thread hasn't gone to sleep yet, so it
535                          * should not be swapped out.
536                          */
537                         panic("not waking up swapper");
538 #endif
539                 }
540                 mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
541                 return;         
542         }
543 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
544         if (prof_enabled)
545                 sleepq_profile(td->td_wmesg);
546 #endif
547         MPASS(td->td_sleepqueue == NULL);
548         sched_sleep(td, pri);
549         thread_lock_set(td, &sc->sc_lock);
550         SDT_PROBE0(sched, , , sleep);
551         TD_SET_SLEEPING(td);
552         mi_switch(SW_VOL | SWT_SLEEPQ, NULL);
553         KASSERT(TD_IS_RUNNING(td), ("running but not TDS_RUNNING"));
554         CTR3(KTR_PROC, "sleepq resume: thread %p (pid %ld, %s)",
555             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
556 }
557
558 /*
559  * Check to see if we timed out.
560  */
561 static int
562 sleepq_check_timeout(void)
563 {
564         struct thread *td;
565
566         td = curthread;
567         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
568
569         /*
570          * If TDF_TIMEOUT is set, we timed out.
571          */
572         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
573                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
574                 return (EWOULDBLOCK);
575         }
576
577         /*
578          * If TDF_TIMOFAIL is set, the timeout ran after we had
579          * already been woken up.
580          */
581         if (td->td_flags & TDF_TIMOFAIL)
582                 td->td_flags &= ~TDF_TIMOFAIL;
583
584         /*
585          * If callout_stop() fails, then the timeout is running on
586          * another CPU, so synchronize with it to avoid having it
587          * accidentally wake up a subsequent sleep.
588          */
589         else if (callout_stop(&td->td_slpcallout) == 0) {
590                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
591                 TD_SET_SLEEPING(td);
592                 mi_switch(SW_INVOL | SWT_SLEEPQTIMO, NULL);
593         }
594         return (0);
595 }
596
597 /*
598  * Check to see if we were awoken by a signal.
599  */
600 static int
601 sleepq_check_signals(void)
602 {
603         struct thread *td;
604
605         td = curthread;
606         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
607
608         /* We are no longer in an interruptible sleep. */
609         if (td->td_flags & TDF_SINTR)
610                 td->td_flags &= ~TDF_SINTR;
611
612         if (td->td_flags & TDF_SLEEPABORT) {
613                 td->td_flags &= ~TDF_SLEEPABORT;
614                 return (td->td_intrval);
615         }
616
617         return (0);
618 }
619
620 /*
621  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue.
622  */
623 void
624 sleepq_wait(void *wchan, int pri)
625 {
626         struct thread *td;
627
628         td = curthread;
629         MPASS(!(td->td_flags & TDF_SINTR));
630         thread_lock(td);
631         sleepq_switch(wchan, pri);
632         thread_unlock(td);
633 }
634
635 /*
636  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue
637  * or it is interrupted by a signal.
638  */
639 int
640 sleepq_wait_sig(void *wchan, int pri)
641 {
642         int rcatch;
643         int rval;
644
645         rcatch = sleepq_catch_signals(wchan, pri);
646         rval = sleepq_check_signals();
647         thread_unlock(curthread);
648         if (rcatch)
649                 return (rcatch);
650         return (rval);
651 }
652
653 /*
654  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue
655  * or it times out while waiting.
656  */
657 int
658 sleepq_timedwait(void *wchan, int pri)
659 {
660         struct thread *td;
661         int rval;
662
663         td = curthread;
664         MPASS(!(td->td_flags & TDF_SINTR));
665         thread_lock(td);
666         sleepq_switch(wchan, pri);
667         rval = sleepq_check_timeout();
668         thread_unlock(td);
669
670         return (rval);
671 }
672
673 /*
674  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue,
675  * it is interrupted by a signal, or it times out waiting to be awakened.
676  */
677 int
678 sleepq_timedwait_sig(void *wchan, int pri)
679 {
680         int rcatch, rvalt, rvals;
681
682         rcatch = sleepq_catch_signals(wchan, pri);
683         rvalt = sleepq_check_timeout();
684         rvals = sleepq_check_signals();
685         thread_unlock(curthread);
686         if (rcatch)
687                 return (rcatch);
688         if (rvals)
689                 return (rvals);
690         return (rvalt);
691 }
692
693 /*
694  * Returns the type of sleepqueue given a waitchannel.
695  */
696 int
697 sleepq_type(void *wchan)
698 {
699         struct sleepqueue *sq;
700         int type;
701
702         MPASS(wchan != NULL);
703
704         sleepq_lock(wchan);
705         sq = sleepq_lookup(wchan);
706         if (sq == NULL) {
707                 sleepq_release(wchan);
708                 return (-1);
709         }
710         type = sq->sq_type;
711         sleepq_release(wchan);
712         return (type);
713 }
714
715 /*
716  * Removes a thread from a sleep queue and makes it
717  * runnable.
718  */
719 static int
720 sleepq_resume_thread(struct sleepqueue *sq, struct thread *td, int pri)
721 {
722         struct sleepqueue_chain *sc;
723
724         MPASS(td != NULL);
725         MPASS(sq->sq_wchan != NULL);
726         MPASS(td->td_wchan == sq->sq_wchan);
727         MPASS(td->td_sqqueue < NR_SLEEPQS && td->td_sqqueue >= 0);
728         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
729         sc = SC_LOOKUP(sq->sq_wchan);
730         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
731
732         SDT_PROBE2(sched, , , wakeup, td, td->td_proc);
733
734         /* Remove the thread from the queue. */
735         sq->sq_blockedcnt[td->td_sqqueue]--;
736         TAILQ_REMOVE(&sq->sq_blocked[td->td_sqqueue], td, td_slpq);
737
738         /*
739          * Get a sleep queue for this thread.  If this is the last waiter,
740          * use the queue itself and take it out of the chain, otherwise,
741          * remove a queue from the free list.
742          */
743         if (LIST_EMPTY(&sq->sq_free)) {
744                 td->td_sleepqueue = sq;
745 #ifdef INVARIANTS
746                 sq->sq_wchan = NULL;
747 #endif
748 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
749                 sc->sc_depth--;
750 #endif
751         } else
752                 td->td_sleepqueue = LIST_FIRST(&sq->sq_free);
753         LIST_REMOVE(td->td_sleepqueue, sq_hash);
754
755         td->td_wmesg = NULL;
756         td->td_wchan = NULL;
757         td->td_flags &= ~TDF_SINTR;
758
759         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_wakeup: thread %p (pid %ld, %s)",
760             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, td->td_name);
761
762         /* Adjust priority if requested. */
763         MPASS(pri == 0 || (pri >= PRI_MIN && pri <= PRI_MAX));
764         if (pri != 0 && td->td_priority > pri &&
765             PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
766                 sched_prio(td, pri);
767
768         /*
769          * Note that thread td might not be sleeping if it is running
770          * sleepq_catch_signals() on another CPU or is blocked on its
771          * proc lock to check signals.  There's no need to mark the
772          * thread runnable in that case.
773          */
774         if (TD_IS_SLEEPING(td)) {
775                 TD_CLR_SLEEPING(td);
776                 return (setrunnable(td));
777         }
778         return (0);
779 }
780
781 #ifdef INVARIANTS
782 /*
783  * UMA zone item deallocator.
784  */
785 static void
786 sleepq_dtor(void *mem, int size, void *arg)
787 {
788         struct sleepqueue *sq;
789         int i;
790
791         sq = mem;
792         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
793                 MPASS(TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]));
794                 MPASS(sq->sq_blockedcnt[i] == 0);
795         }
796 }
797 #endif
798
799 /*
800  * UMA zone item initializer.
801  */
802 static int
803 sleepq_init(void *mem, int size, int flags)
804 {
805         struct sleepqueue *sq;
806         int i;
807
808         bzero(mem, size);
809         sq = mem;
810         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
811                 TAILQ_INIT(&sq->sq_blocked[i]);
812                 sq->sq_blockedcnt[i] = 0;
813         }
814         LIST_INIT(&sq->sq_free);
815         return (0);
816 }
817
818 /*
819  * Find the highest priority thread sleeping on a wait channel and resume it.
820  */
821 int
822 sleepq_signal(void *wchan, int flags, int pri, int queue)
823 {
824         struct sleepqueue *sq;
825         struct thread *td, *besttd;
826         int wakeup_swapper;
827
828         CTR2(KTR_PROC, "sleepq_signal(%p, %d)", wchan, flags);
829         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
830         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
831         sq = sleepq_lookup(wchan);
832         if (sq == NULL)
833                 return (0);
834         KASSERT(sq->sq_type == (flags & SLEEPQ_TYPE),
835             ("%s: mismatch between sleep/wakeup and cv_*", __func__));
836
837         /*
838          * Find the highest priority thread on the queue.  If there is a
839          * tie, use the thread that first appears in the queue as it has
840          * been sleeping the longest since threads are always added to
841          * the tail of sleep queues.
842          */
843         besttd = NULL;
844         TAILQ_FOREACH(td, &sq->sq_blocked[queue], td_slpq) {
845                 if (besttd == NULL || td->td_priority < besttd->td_priority)
846                         besttd = td;
847         }
848         MPASS(besttd != NULL);
849         thread_lock(besttd);
850         wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, besttd, pri);
851         thread_unlock(besttd);
852         return (wakeup_swapper);
853 }
854
855 /*
856  * Resume all threads sleeping on a specified wait channel.
857  */
858 int
859 sleepq_broadcast(void *wchan, int flags, int pri, int queue)
860 {
861         struct sleepqueue *sq;
862         struct thread *td, *tdn;
863         int wakeup_swapper;
864
865         CTR2(KTR_PROC, "sleepq_broadcast(%p, %d)", wchan, flags);
866         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
867         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
868         sq = sleepq_lookup(wchan);
869         if (sq == NULL)
870                 return (0);
871         KASSERT(sq->sq_type == (flags & SLEEPQ_TYPE),
872             ("%s: mismatch between sleep/wakeup and cv_*", __func__));
873
874         /* Resume all blocked threads on the sleep queue. */
875         wakeup_swapper = 0;
876         TAILQ_FOREACH_SAFE(td, &sq->sq_blocked[queue], td_slpq, tdn) {
877                 thread_lock(td);
878                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, pri))
879                         wakeup_swapper = 1;
880                 thread_unlock(td);
881         }
882         return (wakeup_swapper);
883 }
884
885 /*
886  * Time sleeping threads out.  When the timeout expires, the thread is
887  * removed from the sleep queue and made runnable if it is still asleep.
888  */
889 static void
890 sleepq_timeout(void *arg)
891 {
892         struct sleepqueue_chain *sc;
893         struct sleepqueue *sq;
894         struct thread *td;
895         void *wchan;
896         int wakeup_swapper;
897
898         td = arg;
899         wakeup_swapper = 0;
900         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_timeout: thread %p (pid %ld, %s)",
901             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
902
903         /*
904          * First, see if the thread is asleep and get the wait channel if
905          * it is.
906          */
907         thread_lock(td);
908         if (TD_IS_SLEEPING(td) && TD_ON_SLEEPQ(td)) {
909                 wchan = td->td_wchan;
910                 sc = SC_LOOKUP(wchan);
911                 THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &sc->sc_lock);
912                 sq = sleepq_lookup(wchan);
913                 MPASS(sq != NULL);
914                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
915                 wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, td, 0);
916                 thread_unlock(td);
917                 if (wakeup_swapper)
918                         kick_proc0();
919                 return;
920         }
921
922         /*
923          * If the thread is on the SLEEPQ but isn't sleeping yet, it
924          * can either be on another CPU in between sleepq_add() and
925          * one of the sleepq_*wait*() routines or it can be in
926          * sleepq_catch_signals().
927          */
928         if (TD_ON_SLEEPQ(td)) {
929                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
930                 thread_unlock(td);
931                 return;
932         }
933
934         /*
935          * Now check for the edge cases.  First, if TDF_TIMEOUT is set,
936          * then the other thread has already yielded to us, so clear
937          * the flag and resume it.  If TDF_TIMEOUT is not set, then the
938          * we know that the other thread is not on a sleep queue, but it
939          * hasn't resumed execution yet.  In that case, set TDF_TIMOFAIL
940          * to let it know that the timeout has already run and doesn't
941          * need to be canceled.
942          */
943         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
944                 MPASS(TD_IS_SLEEPING(td));
945                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
946                 TD_CLR_SLEEPING(td);
947                 wakeup_swapper = setrunnable(td);
948         } else
949                 td->td_flags |= TDF_TIMOFAIL;
950         thread_unlock(td);
951         if (wakeup_swapper)
952                 kick_proc0();
953 }
954
955 /*
956  * Resumes a specific thread from the sleep queue associated with a specific
957  * wait channel if it is on that queue.
958  */
959 void
960 sleepq_remove(struct thread *td, void *wchan)
961 {
962         struct sleepqueue *sq;
963         int wakeup_swapper;
964
965         /*
966          * Look up the sleep queue for this wait channel, then re-check
967          * that the thread is asleep on that channel, if it is not, then
968          * bail.
969          */
970         MPASS(wchan != NULL);
971         sleepq_lock(wchan);
972         sq = sleepq_lookup(wchan);
973         /*
974          * We can not lock the thread here as it may be sleeping on a
975          * different sleepq.  However, holding the sleepq lock for this
976          * wchan can guarantee that we do not miss a wakeup for this
977          * channel.  The asserts below will catch any false positives.
978          */
979         if (!TD_ON_SLEEPQ(td) || td->td_wchan != wchan) {
980                 sleepq_release(wchan);
981                 return;
982         }
983         /* Thread is asleep on sleep queue sq, so wake it up. */
984         thread_lock(td);
985         MPASS(sq != NULL);
986         MPASS(td->td_wchan == wchan);
987         wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, td, 0);
988         thread_unlock(td);
989         sleepq_release(wchan);
990         if (wakeup_swapper)
991                 kick_proc0();
992 }
993
994 /*
995  * Abort a thread as if an interrupt had occurred.  Only abort
996  * interruptible waits (unfortunately it isn't safe to abort others).
997  */
998 int
999 sleepq_abort(struct thread *td, int intrval)
1000 {
1001         struct sleepqueue *sq;
1002         void *wchan;
1003
1004         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1005         MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
1006         MPASS(td->td_flags & TDF_SINTR);
1007         MPASS(intrval == EINTR || intrval == ERESTART);
1008
1009         /*
1010          * If the TDF_TIMEOUT flag is set, just leave. A
1011          * timeout is scheduled anyhow.
1012          */
1013         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT)
1014                 return (0);
1015
1016         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_abort: thread %p (pid %ld, %s)",
1017             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
1018         td->td_intrval = intrval;
1019         td->td_flags |= TDF_SLEEPABORT;
1020         /*
1021          * If the thread has not slept yet it will find the signal in
1022          * sleepq_catch_signals() and call sleepq_resume_thread.  Otherwise
1023          * we have to do it here.
1024          */
1025         if (!TD_IS_SLEEPING(td))
1026                 return (0);
1027         wchan = td->td_wchan;
1028         MPASS(wchan != NULL);
1029         sq = sleepq_lookup(wchan);
1030         MPASS(sq != NULL);
1031
1032         /* Thread is asleep on sleep queue sq, so wake it up. */
1033         return (sleepq_resume_thread(sq, td, 0));
1034 }
1035
1036 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
1037 #define SLEEPQ_PROF_LOCATIONS   1024
1038 #define SLEEPQ_SBUFSIZE         512
1039 struct sleepq_prof {
1040         LIST_ENTRY(sleepq_prof) sp_link;
1041         const char      *sp_wmesg;
1042         long            sp_count;
1043 };
1044
1045 LIST_HEAD(sqphead, sleepq_prof);
1046
1047 struct sqphead sleepq_prof_free;
1048 struct sqphead sleepq_hash[SC_TABLESIZE];
1049 static struct sleepq_prof sleepq_profent[SLEEPQ_PROF_LOCATIONS];
1050 static struct mtx sleepq_prof_lock;
1051 MTX_SYSINIT(sleepq_prof_lock, &sleepq_prof_lock, "sleepq_prof", MTX_SPIN);
1052
1053 static void
1054 sleepq_profile(const char *wmesg)
1055 {
1056         struct sleepq_prof *sp;
1057
1058         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1059         if (prof_enabled == 0)
1060                 goto unlock;
1061         LIST_FOREACH(sp, &sleepq_hash[SC_HASH(wmesg)], sp_link)
1062                 if (sp->sp_wmesg == wmesg)
1063                         goto done;
1064         sp = LIST_FIRST(&sleepq_prof_free);
1065         if (sp == NULL)
1066                 goto unlock;
1067         sp->sp_wmesg = wmesg;
1068         LIST_REMOVE(sp, sp_link);
1069         LIST_INSERT_HEAD(&sleepq_hash[SC_HASH(wmesg)], sp, sp_link);
1070 done:
1071         sp->sp_count++;
1072 unlock:
1073         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1074         return;
1075 }
1076
1077 static void
1078 sleepq_prof_reset(void)
1079 {
1080         struct sleepq_prof *sp;
1081         int enabled;
1082         int i;
1083
1084         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1085         enabled = prof_enabled;
1086         prof_enabled = 0;
1087         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++)
1088                 LIST_INIT(&sleepq_hash[i]);
1089         LIST_INIT(&sleepq_prof_free);
1090         for (i = 0; i < SLEEPQ_PROF_LOCATIONS; i++) {
1091                 sp = &sleepq_profent[i];
1092                 sp->sp_wmesg = NULL;
1093                 sp->sp_count = 0;
1094                 LIST_INSERT_HEAD(&sleepq_prof_free, sp, sp_link);
1095         }
1096         prof_enabled = enabled;
1097         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1098 }
1099
1100 static int
1101 enable_sleepq_prof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1102 {
1103         int error, v;
1104
1105         v = prof_enabled;
1106         error = sysctl_handle_int(oidp, &v, v, req);
1107         if (error)
1108                 return (error);
1109         if (req->newptr == NULL)
1110                 return (error);
1111         if (v == prof_enabled)
1112                 return (0);
1113         if (v == 1)
1114                 sleepq_prof_reset();
1115         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1116         prof_enabled = !!v;
1117         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1118
1119         return (0);
1120 }
1121
1122 static int
1123 reset_sleepq_prof_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1124 {
1125         int error, v;
1126
1127         v = 0;
1128         error = sysctl_handle_int(oidp, &v, 0, req);
1129         if (error)
1130                 return (error);
1131         if (req->newptr == NULL)
1132                 return (error);
1133         if (v == 0)
1134                 return (0);
1135         sleepq_prof_reset();
1136
1137         return (0);
1138 }
1139
1140 static int
1141 dump_sleepq_prof_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1142 {
1143         struct sleepq_prof *sp;
1144         struct sbuf *sb;
1145         int enabled;
1146         int error;
1147         int i;
1148
1149         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1150         if (error != 0)
1151                 return (error);
1152         sb = sbuf_new_for_sysctl(NULL, NULL, SLEEPQ_SBUFSIZE, req);
1153         sbuf_printf(sb, "\nwmesg\tcount\n");
1154         enabled = prof_enabled;
1155         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1156         prof_enabled = 0;
1157         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1158         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++) {
1159                 LIST_FOREACH(sp, &sleepq_hash[i], sp_link) {
1160                         sbuf_printf(sb, "%s\t%ld\n",
1161                             sp->sp_wmesg, sp->sp_count);
1162                 }
1163         }
1164         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1165         prof_enabled = enabled;
1166         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1167
1168         error = sbuf_finish(sb);
1169         sbuf_delete(sb);
1170         return (error);
1171 }
1172
1173 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, stats, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD,
1174     NULL, 0, dump_sleepq_prof_stats, "A", "Sleepqueue profiling statistics");
1175 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, reset, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
1176     NULL, 0, reset_sleepq_prof_stats, "I",
1177     "Reset sleepqueue profiling statistics");
1178 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, enable, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
1179     NULL, 0, enable_sleepq_prof, "I", "Enable sleepqueue profiling");
1180 #endif
1181
1182 #ifdef DDB
1183 DB_SHOW_COMMAND(sleepq, db_show_sleepqueue)
1184 {
1185         struct sleepqueue_chain *sc;
1186         struct sleepqueue *sq;
1187 #ifdef INVARIANTS
1188         struct lock_object *lock;
1189 #endif
1190         struct thread *td;
1191         void *wchan;
1192         int i;
1193
1194         if (!have_addr)
1195                 return;
1196
1197         /*
1198          * First, see if there is an active sleep queue for the wait channel
1199          * indicated by the address.
1200          */
1201         wchan = (void *)addr;
1202         sc = SC_LOOKUP(wchan);
1203         LIST_FOREACH(sq, &sc->sc_queues, sq_hash)
1204                 if (sq->sq_wchan == wchan)
1205                         goto found;
1206
1207         /*
1208          * Second, see if there is an active sleep queue at the address
1209          * indicated.
1210          */
1211         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++)
1212                 LIST_FOREACH(sq, &sleepq_chains[i].sc_queues, sq_hash) {
1213                         if (sq == (struct sleepqueue *)addr)
1214                                 goto found;
1215                 }
1216
1217         db_printf("Unable to locate a sleep queue via %p\n", (void *)addr);
1218         return;
1219 found:
1220         db_printf("Wait channel: %p\n", sq->sq_wchan);
1221         db_printf("Queue type: %d\n", sq->sq_type);
1222 #ifdef INVARIANTS
1223         if (sq->sq_lock) {
1224                 lock = sq->sq_lock;
1225                 db_printf("Associated Interlock: %p - (%s) %s\n", lock,
1226                     LOCK_CLASS(lock)->lc_name, lock->lo_name);
1227         }
1228 #endif
1229         db_printf("Blocked threads:\n");
1230         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
1231                 db_printf("\nQueue[%d]:\n", i);
1232                 if (TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]))
1233                         db_printf("\tempty\n");
1234                 else
1235                         TAILQ_FOREACH(td, &sq->sq_blocked[0],
1236                                       td_slpq) {
1237                                 db_printf("\t%p (tid %d, pid %d, \"%s\")\n", td,
1238                                           td->td_tid, td->td_proc->p_pid,
1239                                           td->td_name);
1240                         }
1241                 db_printf("(expected: %u)\n", sq->sq_blockedcnt[i]);
1242         }
1243 }
1244
1245 /* Alias 'show sleepqueue' to 'show sleepq'. */
1246 DB_SHOW_ALIAS(sleepqueue, db_show_sleepqueue);
1247 #endif