]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - sys/kern/sched_4bsd.c
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.git] / sys / kern / sched_4bsd.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1990, 1991, 1993
3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #include <sys/cdefs.h>
36 __FBSDID("$FreeBSD$");
37
38 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
39 #include "opt_sched.h"
40 #include "opt_kdtrace.h"
41
42 #include <sys/param.h>
43 #include <sys/systm.h>
44 #include <sys/cpuset.h>
45 #include <sys/kernel.h>
46 #include <sys/ktr.h>
47 #include <sys/lock.h>
48 #include <sys/kthread.h>
49 #include <sys/mutex.h>
50 #include <sys/proc.h>
51 #include <sys/resourcevar.h>
52 #include <sys/sched.h>
53 #include <sys/sdt.h>
54 #include <sys/smp.h>
55 #include <sys/sysctl.h>
56 #include <sys/sx.h>
57 #include <sys/turnstile.h>
58 #include <sys/umtx.h>
59 #include <machine/pcb.h>
60 #include <machine/smp.h>
61
62 #ifdef HWPMC_HOOKS
63 #include <sys/pmckern.h>
64 #endif
65
66 #ifdef KDTRACE_HOOKS
67 #include <sys/dtrace_bsd.h>
68 int                             dtrace_vtime_active;
69 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
70 #endif
71
72 /*
73  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT is only suitable for statclock() frequencies in
74  * the range 100-256 Hz (approximately).
75  */
76 #define ESTCPULIM(e) \
77     min((e), INVERSE_ESTCPU_WEIGHT * (NICE_WEIGHT * (PRIO_MAX - PRIO_MIN) - \
78     RQ_PPQ) + INVERSE_ESTCPU_WEIGHT - 1)
79 #ifdef SMP
80 #define INVERSE_ESTCPU_WEIGHT   (8 * smp_cpus)
81 #else
82 #define INVERSE_ESTCPU_WEIGHT   8       /* 1 / (priorities per estcpu level). */
83 #endif
84 #define NICE_WEIGHT             1       /* Priorities per nice level. */
85
86 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
87
88 /*
89  * The schedulable entity that runs a context.
90  * This is  an extension to the thread structure and is tailored to
91  * the requirements of this scheduler
92  */
93 struct td_sched {
94         fixpt_t         ts_pctcpu;      /* (j) %cpu during p_swtime. */
95         int             ts_cpticks;     /* (j) Ticks of cpu time. */
96         int             ts_slptime;     /* (j) Seconds !RUNNING. */
97         int             ts_slice;       /* Remaining part of time slice. */
98         int             ts_flags;
99         struct runq     *ts_runq;       /* runq the thread is currently on */
100 #ifdef KTR
101         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
102 #endif
103 };
104
105 /* flags kept in td_flags */
106 #define TDF_DIDRUN      TDF_SCHED0      /* thread actually ran. */
107 #define TDF_BOUND       TDF_SCHED1      /* Bound to one CPU. */
108 #define TDF_SLICEEND    TDF_SCHED2      /* Thread time slice is over. */
109
110 /* flags kept in ts_flags */
111 #define TSF_AFFINITY    0x0001          /* Has a non-"full" CPU set. */
112
113 #define SKE_RUNQ_PCPU(ts)                                               \
114     ((ts)->ts_runq != 0 && (ts)->ts_runq != &runq)
115
116 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
117     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
118
119 static struct td_sched td_sched0;
120 struct mtx sched_lock;
121
122 static int      realstathz = 127; /* stathz is sometimes 0 and run off of hz. */
123 static int      sched_tdcnt;    /* Total runnable threads in the system. */
124 static int      sched_slice = 12; /* Thread run time before rescheduling. */
125
126 static void     setup_runqs(void);
127 static void     schedcpu(void);
128 static void     schedcpu_thread(void);
129 static void     sched_priority(struct thread *td, u_char prio);
130 static void     sched_setup(void *dummy);
131 static void     maybe_resched(struct thread *td);
132 static void     updatepri(struct thread *td);
133 static void     resetpriority(struct thread *td);
134 static void     resetpriority_thread(struct thread *td);
135 #ifdef SMP
136 static int      sched_pickcpu(struct thread *td);
137 static int      forward_wakeup(int cpunum);
138 static void     kick_other_cpu(int pri, int cpuid);
139 #endif
140
141 static struct kproc_desc sched_kp = {
142         "schedcpu",
143         schedcpu_thread,
144         NULL
145 };
146 SYSINIT(schedcpu, SI_SUB_LAST, SI_ORDER_FIRST, kproc_start,
147     &sched_kp);
148 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
149
150 static void sched_initticks(void *dummy);
151 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
152     NULL);
153
154 /*
155  * Global run queue.
156  */
157 static struct runq runq;
158
159 #ifdef SMP
160 /*
161  * Per-CPU run queues
162  */
163 static struct runq runq_pcpu[MAXCPU];
164 long runq_length[MAXCPU];
165
166 static cpuset_t idle_cpus_mask;
167 #endif
168
169 struct pcpuidlestat {
170         u_int idlecalls;
171         u_int oldidlecalls;
172 };
173 static DPCPU_DEFINE(struct pcpuidlestat, idlestat);
174
175 static void
176 setup_runqs(void)
177 {
178 #ifdef SMP
179         int i;
180
181         for (i = 0; i < MAXCPU; ++i)
182                 runq_init(&runq_pcpu[i]);
183 #endif
184
185         runq_init(&runq);
186 }
187
188 static int
189 sysctl_kern_quantum(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
190 {
191         int error, new_val, period;
192
193         period = 1000000 / realstathz;
194         new_val = period * sched_slice;
195         error = sysctl_handle_int(oidp, &new_val, 0, req);
196         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
197                 return (error);
198         if (new_val <= 0)
199                 return (EINVAL);
200         sched_slice = imax(1, (new_val + period / 2) / period);
201         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
202             realstathz);
203         return (0);
204 }
205
206 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RD, 0, "Scheduler");
207
208 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "4BSD", 0,
209     "Scheduler name");
210 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, quantum, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
211     NULL, 0, sysctl_kern_quantum, "I",
212     "Quantum for timeshare threads in microseconds");
213 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
214     "Quantum for timeshare threads in stathz ticks");
215 #ifdef SMP
216 /* Enable forwarding of wakeups to all other cpus */
217 static SYSCTL_NODE(_kern_sched, OID_AUTO, ipiwakeup, CTLFLAG_RD, NULL,
218     "Kernel SMP");
219
220 static int runq_fuzz = 1;
221 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, runq_fuzz, CTLFLAG_RW, &runq_fuzz, 0, "");
222
223 static int forward_wakeup_enabled = 1;
224 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, enabled, CTLFLAG_RW,
225            &forward_wakeup_enabled, 0,
226            "Forwarding of wakeup to idle CPUs");
227
228 static int forward_wakeups_requested = 0;
229 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, requested, CTLFLAG_RD,
230            &forward_wakeups_requested, 0,
231            "Requests for Forwarding of wakeup to idle CPUs");
232
233 static int forward_wakeups_delivered = 0;
234 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, delivered, CTLFLAG_RD,
235            &forward_wakeups_delivered, 0,
236            "Completed Forwarding of wakeup to idle CPUs");
237
238 static int forward_wakeup_use_mask = 1;
239 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, usemask, CTLFLAG_RW,
240            &forward_wakeup_use_mask, 0,
241            "Use the mask of idle cpus");
242
243 static int forward_wakeup_use_loop = 0;
244 SYSCTL_INT(_kern_sched_ipiwakeup, OID_AUTO, useloop, CTLFLAG_RW,
245            &forward_wakeup_use_loop, 0,
246            "Use a loop to find idle cpus");
247
248 #endif
249 #if 0
250 static int sched_followon = 0;
251 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, followon, CTLFLAG_RW,
252            &sched_followon, 0,
253            "allow threads to share a quantum");
254 #endif
255
256 SDT_PROVIDER_DEFINE(sched);
257
258 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , change__pri, "struct thread *", 
259     "struct proc *", "uint8_t");
260 SDT_PROBE_DEFINE3(sched, , , dequeue, "struct thread *", 
261     "struct proc *", "void *");
262 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , enqueue, "struct thread *", 
263     "struct proc *", "void *", "int");
264 SDT_PROBE_DEFINE4(sched, , , lend__pri, "struct thread *", 
265     "struct proc *", "uint8_t", "struct thread *");
266 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , load__change, "int", "int");
267 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , off__cpu, "struct thread *",
268     "struct proc *");
269 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , on__cpu);
270 SDT_PROBE_DEFINE(sched, , , remain__cpu);
271 SDT_PROBE_DEFINE2(sched, , , surrender, "struct thread *",
272     "struct proc *");
273
274 static __inline void
275 sched_load_add(void)
276 {
277
278         sched_tdcnt++;
279         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
280         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, NOCPU, sched_tdcnt);
281 }
282
283 static __inline void
284 sched_load_rem(void)
285 {
286
287         sched_tdcnt--;
288         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", "global load", sched_tdcnt);
289         SDT_PROBE2(sched, , , load__change, NOCPU, sched_tdcnt);
290 }
291 /*
292  * Arrange to reschedule if necessary, taking the priorities and
293  * schedulers into account.
294  */
295 static void
296 maybe_resched(struct thread *td)
297 {
298
299         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
300         if (td->td_priority < curthread->td_priority)
301                 curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
302 }
303
304 /*
305  * This function is called when a thread is about to be put on run queue
306  * because it has been made runnable or its priority has been adjusted.  It
307  * determines if the new thread should be immediately preempted to.  If so,
308  * it switches to it and eventually returns true.  If not, it returns false
309  * so that the caller may place the thread on an appropriate run queue.
310  */
311 int
312 maybe_preempt(struct thread *td)
313 {
314 #ifdef PREEMPTION
315         struct thread *ctd;
316         int cpri, pri;
317
318         /*
319          * The new thread should not preempt the current thread if any of the
320          * following conditions are true:
321          *
322          *  - The kernel is in the throes of crashing (panicstr).
323          *  - The current thread has a higher (numerically lower) or
324          *    equivalent priority.  Note that this prevents curthread from
325          *    trying to preempt to itself.
326          *  - It is too early in the boot for context switches (cold is set).
327          *  - The current thread has an inhibitor set or is in the process of
328          *    exiting.  In this case, the current thread is about to switch
329          *    out anyways, so there's no point in preempting.  If we did,
330          *    the current thread would not be properly resumed as well, so
331          *    just avoid that whole landmine.
332          *  - If the new thread's priority is not a realtime priority and
333          *    the current thread's priority is not an idle priority and
334          *    FULL_PREEMPTION is disabled.
335          *
336          * If all of these conditions are false, but the current thread is in
337          * a nested critical section, then we have to defer the preemption
338          * until we exit the critical section.  Otherwise, switch immediately
339          * to the new thread.
340          */
341         ctd = curthread;
342         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
343         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
344                         ("maybe_preempt: trying to run inhibited thread"));
345         pri = td->td_priority;
346         cpri = ctd->td_priority;
347         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold /* || dumping */ ||
348             TD_IS_INHIBITED(ctd))
349                 return (0);
350 #ifndef FULL_PREEMPTION
351         if (pri > PRI_MAX_ITHD && cpri < PRI_MIN_IDLE)
352                 return (0);
353 #endif
354
355         if (ctd->td_critnest > 1) {
356                 CTR1(KTR_PROC, "maybe_preempt: in critical section %d",
357                     ctd->td_critnest);
358                 ctd->td_owepreempt = 1;
359                 return (0);
360         }
361         /*
362          * Thread is runnable but not yet put on system run queue.
363          */
364         MPASS(ctd->td_lock == td->td_lock);
365         MPASS(TD_ON_RUNQ(td));
366         TD_SET_RUNNING(td);
367         CTR3(KTR_PROC, "preempting to thread %p (pid %d, %s)\n", td,
368             td->td_proc->p_pid, td->td_name);
369         mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT | SWT_PREEMPT, td);
370         /*
371          * td's lock pointer may have changed.  We have to return with it
372          * locked.
373          */
374         spinlock_enter();
375         thread_unlock(ctd);
376         thread_lock(td);
377         spinlock_exit();
378         return (1);
379 #else
380         return (0);
381 #endif
382 }
383
384 /*
385  * Constants for digital decay and forget:
386  *      90% of (td_estcpu) usage in 5 * loadav time
387  *      95% of (ts_pctcpu) usage in 60 seconds (load insensitive)
388  *          Note that, as ps(1) mentions, this can let percentages
389  *          total over 100% (I've seen 137.9% for 3 processes).
390  *
391  * Note that schedclock() updates td_estcpu and p_cpticks asynchronously.
392  *
393  * We wish to decay away 90% of td_estcpu in (5 * loadavg) seconds.
394  * That is, the system wants to compute a value of decay such
395  * that the following for loop:
396  *      for (i = 0; i < (5 * loadavg); i++)
397  *              td_estcpu *= decay;
398  * will compute
399  *      td_estcpu *= 0.1;
400  * for all values of loadavg:
401  *
402  * Mathematically this loop can be expressed by saying:
403  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
404  *
405  * The system computes decay as:
406  *      decay = (2 * loadavg) / (2 * loadavg + 1)
407  *
408  * We wish to prove that the system's computation of decay
409  * will always fulfill the equation:
410  *      decay ** (5 * loadavg) ~= .1
411  *
412  * If we compute b as:
413  *      b = 2 * loadavg
414  * then
415  *      decay = b / (b + 1)
416  *
417  * We now need to prove two things:
418  *      1) Given factor ** (5 * loadavg) ~= .1, prove factor == b/(b+1)
419  *      2) Given b/(b+1) ** power ~= .1, prove power == (5 * loadavg)
420  *
421  * Facts:
422  *         For x close to zero, exp(x) =~ 1 + x, since
423  *              exp(x) = 0! + x**1/1! + x**2/2! + ... .
424  *              therefore exp(-1/b) =~ 1 - (1/b) = (b-1)/b.
425  *         For x close to zero, ln(1+x) =~ x, since
426  *              ln(1+x) = x - x**2/2 + x**3/3 - ...     -1 < x < 1
427  *              therefore ln(b/(b+1)) = ln(1 - 1/(b+1)) =~ -1/(b+1).
428  *         ln(.1) =~ -2.30
429  *
430  * Proof of (1):
431  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given power (5*loadav):
432  *      solving for factor,
433  *      ln(factor) =~ (-2.30/5*loadav), or
434  *      factor =~ exp(-1/((5/2.30)*loadav)) =~ exp(-1/(2*loadav)) =
435  *          exp(-1/b) =~ (b-1)/b =~ b/(b+1).                    QED
436  *
437  * Proof of (2):
438  *    Solve (factor)**(power) =~ .1 given factor == (b/(b+1)):
439  *      solving for power,
440  *      power*ln(b/(b+1)) =~ -2.30, or
441  *      power =~ 2.3 * (b + 1) = 4.6*loadav + 2.3 =~ 5*loadav.  QED
442  *
443  * Actual power values for the implemented algorithm are as follows:
444  *      loadav: 1       2       3       4
445  *      power:  5.68    10.32   14.94   19.55
446  */
447
448 /* calculations for digital decay to forget 90% of usage in 5*loadav sec */
449 #define loadfactor(loadav)      (2 * (loadav))
450 #define decay_cpu(loadfac, cpu) (((loadfac) * (cpu)) / ((loadfac) + FSCALE))
451
452 /* decay 95% of `ts_pctcpu' in 60 seconds; see CCPU_SHIFT before changing */
453 static fixpt_t  ccpu = 0.95122942450071400909 * FSCALE; /* exp(-1/20) */
454 SYSCTL_UINT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");
455
456 /*
457  * If `ccpu' is not equal to `exp(-1/20)' and you still want to use the
458  * faster/more-accurate formula, you'll have to estimate CCPU_SHIFT below
459  * and possibly adjust FSHIFT in "param.h" so that (FSHIFT >= CCPU_SHIFT).
460  *
461  * To estimate CCPU_SHIFT for exp(-1/20), the following formula was used:
462  *      1 - exp(-1/20) ~= 0.0487 ~= 0.0488 == 1 (fixed pt, *11* bits).
463  *
464  * If you don't want to bother with the faster/more-accurate formula, you
465  * can set CCPU_SHIFT to (FSHIFT + 1) which will use a slower/less-accurate
466  * (more general) method of calculating the %age of CPU used by a process.
467  */
468 #define CCPU_SHIFT      11
469
470 /*
471  * Recompute process priorities, every hz ticks.
472  * MP-safe, called without the Giant mutex.
473  */
474 /* ARGSUSED */
475 static void
476 schedcpu(void)
477 {
478         register fixpt_t loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
479         struct thread *td;
480         struct proc *p;
481         struct td_sched *ts;
482         int awake;
483
484         sx_slock(&allproc_lock);
485         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
486                 PROC_LOCK(p);
487                 if (p->p_state == PRS_NEW) {
488                         PROC_UNLOCK(p);
489                         continue;
490                 }
491                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
492                         awake = 0;
493                         thread_lock(td);
494                         ts = td->td_sched;
495                         /*
496                          * Increment sleep time (if sleeping).  We
497                          * ignore overflow, as above.
498                          */
499                         /*
500                          * The td_sched slptimes are not touched in wakeup
501                          * because the thread may not HAVE everything in
502                          * memory? XXX I think this is out of date.
503                          */
504                         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
505                                 awake = 1;
506                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
507                         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
508                                 awake = 1;
509                                 /* Do not clear TDF_DIDRUN */
510                         } else if (td->td_flags & TDF_DIDRUN) {
511                                 awake = 1;
512                                 td->td_flags &= ~TDF_DIDRUN;
513                         }
514
515                         /*
516                          * ts_pctcpu is only for ps and ttyinfo().
517                          */
518                         ts->ts_pctcpu = (ts->ts_pctcpu * ccpu) >> FSHIFT;
519                         /*
520                          * If the td_sched has been idle the entire second,
521                          * stop recalculating its priority until
522                          * it wakes up.
523                          */
524                         if (ts->ts_cpticks != 0) {
525 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
526                                 ts->ts_pctcpu += (realstathz == 100)
527                                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
528                                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
529                                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
530                                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
531 #else
532                                 ts->ts_pctcpu += ((FSCALE - ccpu) *
533                                     (ts->ts_cpticks *
534                                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
535 #endif
536                                 ts->ts_cpticks = 0;
537                         }
538                         /*
539                          * If there are ANY running threads in this process,
540                          * then don't count it as sleeping.
541                          * XXX: this is broken.
542                          */
543                         if (awake) {
544                                 if (ts->ts_slptime > 1) {
545                                         /*
546                                          * In an ideal world, this should not
547                                          * happen, because whoever woke us
548                                          * up from the long sleep should have
549                                          * unwound the slptime and reset our
550                                          * priority before we run at the stale
551                                          * priority.  Should KASSERT at some
552                                          * point when all the cases are fixed.
553                                          */
554                                         updatepri(td);
555                                 }
556                                 ts->ts_slptime = 0;
557                         } else
558                                 ts->ts_slptime++;
559                         if (ts->ts_slptime > 1) {
560                                 thread_unlock(td);
561                                 continue;
562                         }
563                         td->td_estcpu = decay_cpu(loadfac, td->td_estcpu);
564                         resetpriority(td);
565                         resetpriority_thread(td);
566                         thread_unlock(td);
567                 }
568                 PROC_UNLOCK(p);
569         }
570         sx_sunlock(&allproc_lock);
571 }
572
573 /*
574  * Main loop for a kthread that executes schedcpu once a second.
575  */
576 static void
577 schedcpu_thread(void)
578 {
579
580         for (;;) {
581                 schedcpu();
582                 pause("-", hz);
583         }
584 }
585
586 /*
587  * Recalculate the priority of a process after it has slept for a while.
588  * For all load averages >= 1 and max td_estcpu of 255, sleeping for at
589  * least six times the loadfactor will decay td_estcpu to zero.
590  */
591 static void
592 updatepri(struct thread *td)
593 {
594         struct td_sched *ts;
595         fixpt_t loadfac;
596         unsigned int newcpu;
597
598         ts = td->td_sched;
599         loadfac = loadfactor(averunnable.ldavg[0]);
600         if (ts->ts_slptime > 5 * loadfac)
601                 td->td_estcpu = 0;
602         else {
603                 newcpu = td->td_estcpu;
604                 ts->ts_slptime--;       /* was incremented in schedcpu() */
605                 while (newcpu && --ts->ts_slptime)
606                         newcpu = decay_cpu(loadfac, newcpu);
607                 td->td_estcpu = newcpu;
608         }
609 }
610
611 /*
612  * Compute the priority of a process when running in user mode.
613  * Arrange to reschedule if the resulting priority is better
614  * than that of the current process.
615  */
616 static void
617 resetpriority(struct thread *td)
618 {
619         register unsigned int newpriority;
620
621         if (td->td_pri_class == PRI_TIMESHARE) {
622                 newpriority = PUSER + td->td_estcpu / INVERSE_ESTCPU_WEIGHT +
623                     NICE_WEIGHT * (td->td_proc->p_nice - PRIO_MIN);
624                 newpriority = min(max(newpriority, PRI_MIN_TIMESHARE),
625                     PRI_MAX_TIMESHARE);
626                 sched_user_prio(td, newpriority);
627         }
628 }
629
630 /*
631  * Update the thread's priority when the associated process's user
632  * priority changes.
633  */
634 static void
635 resetpriority_thread(struct thread *td)
636 {
637
638         /* Only change threads with a time sharing user priority. */
639         if (td->td_priority < PRI_MIN_TIMESHARE ||
640             td->td_priority > PRI_MAX_TIMESHARE)
641                 return;
642
643         /* XXX the whole needresched thing is broken, but not silly. */
644         maybe_resched(td);
645
646         sched_prio(td, td->td_user_pri);
647 }
648
649 /* ARGSUSED */
650 static void
651 sched_setup(void *dummy)
652 {
653
654         setup_runqs();
655
656         /* Account for thread0. */
657         sched_load_add();
658 }
659
660 /*
661  * This routine determines time constants after stathz and hz are setup.
662  */
663 static void
664 sched_initticks(void *dummy)
665 {
666
667         realstathz = stathz ? stathz : hz;
668         sched_slice = realstathz / 10;  /* ~100ms */
669         hogticks = imax(1, (2 * hz * sched_slice + realstathz / 2) /
670             realstathz);
671 }
672
673 /* External interfaces start here */
674
675 /*
676  * Very early in the boot some setup of scheduler-specific
677  * parts of proc0 and of some scheduler resources needs to be done.
678  * Called from:
679  *  proc0_init()
680  */
681 void
682 schedinit(void)
683 {
684         /*
685          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
686          */
687         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
688         thread0.td_sched = &td_sched0;
689         thread0.td_lock = &sched_lock;
690         td_sched0.ts_slice = sched_slice;
691         mtx_init(&sched_lock, "sched lock", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
692 }
693
694 int
695 sched_runnable(void)
696 {
697 #ifdef SMP
698         return runq_check(&runq) + runq_check(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
699 #else
700         return runq_check(&runq);
701 #endif
702 }
703
704 int
705 sched_rr_interval(void)
706 {
707
708         /* Convert sched_slice from stathz to hz. */
709         return (imax(1, (sched_slice * hz + realstathz / 2) / realstathz));
710 }
711
712 /*
713  * We adjust the priority of the current process.  The priority of
714  * a process gets worse as it accumulates CPU time.  The cpu usage
715  * estimator (td_estcpu) is increased here.  resetpriority() will
716  * compute a different priority each time td_estcpu increases by
717  * INVERSE_ESTCPU_WEIGHT
718  * (until MAXPRI is reached).  The cpu usage estimator ramps up
719  * quite quickly when the process is running (linearly), and decays
720  * away exponentially, at a rate which is proportionally slower when
721  * the system is busy.  The basic principle is that the system will
722  * 90% forget that the process used a lot of CPU time in 5 * loadav
723  * seconds.  This causes the system to favor processes which haven't
724  * run much recently, and to round-robin among other processes.
725  */
726 void
727 sched_clock(struct thread *td)
728 {
729         struct pcpuidlestat *stat;
730         struct td_sched *ts;
731
732         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
733         ts = td->td_sched;
734
735         ts->ts_cpticks++;
736         td->td_estcpu = ESTCPULIM(td->td_estcpu + 1);
737         if ((td->td_estcpu % INVERSE_ESTCPU_WEIGHT) == 0) {
738                 resetpriority(td);
739                 resetpriority_thread(td);
740         }
741
742         /*
743          * Force a context switch if the current thread has used up a full
744          * time slice (default is 100ms).
745          */
746         if (!TD_IS_IDLETHREAD(td) && --ts->ts_slice <= 0) {
747                 ts->ts_slice = sched_slice;
748                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND;
749         }
750
751         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
752         stat->oldidlecalls = stat->idlecalls;
753         stat->idlecalls = 0;
754 }
755
756 /*
757  * Charge child's scheduling CPU usage to parent.
758  */
759 void
760 sched_exit(struct proc *p, struct thread *td)
761 {
762
763         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "proc exit",
764             "prio:%d", td->td_priority);
765
766         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
767         sched_exit_thread(FIRST_THREAD_IN_PROC(p), td);
768 }
769
770 void
771 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
772 {
773
774         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "exit",
775             "prio:%d", child->td_priority);
776         thread_lock(td);
777         td->td_estcpu = ESTCPULIM(td->td_estcpu + child->td_estcpu);
778         thread_unlock(td);
779         thread_lock(child);
780         if ((child->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
781                 sched_load_rem();
782         thread_unlock(child);
783 }
784
785 void
786 sched_fork(struct thread *td, struct thread *childtd)
787 {
788         sched_fork_thread(td, childtd);
789 }
790
791 void
792 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *childtd)
793 {
794         struct td_sched *ts;
795
796         childtd->td_estcpu = td->td_estcpu;
797         childtd->td_lock = &sched_lock;
798         childtd->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
799         childtd->td_priority = childtd->td_base_pri;
800         ts = childtd->td_sched;
801         bzero(ts, sizeof(*ts));
802         ts->ts_flags |= (td->td_sched->ts_flags & TSF_AFFINITY);
803         ts->ts_slice = 1;
804 }
805
806 void
807 sched_nice(struct proc *p, int nice)
808 {
809         struct thread *td;
810
811         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
812         p->p_nice = nice;
813         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
814                 thread_lock(td);
815                 resetpriority(td);
816                 resetpriority_thread(td);
817                 thread_unlock(td);
818         }
819 }
820
821 void
822 sched_class(struct thread *td, int class)
823 {
824         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
825         td->td_pri_class = class;
826 }
827
828 /*
829  * Adjust the priority of a thread.
830  */
831 static void
832 sched_priority(struct thread *td, u_char prio)
833 {
834
835
836         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "priority change",
837             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio, KTR_ATTR_LINKED,
838             sched_tdname(curthread));
839         SDT_PROBE3(sched, , , change__pri, td, td->td_proc, prio);
840         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
841                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
842                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
843                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
844                 SDT_PROBE4(sched, , , lend__pri, td, td->td_proc, prio, 
845                     curthread);
846         }
847         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
848         if (td->td_priority == prio)
849                 return;
850         td->td_priority = prio;
851         if (TD_ON_RUNQ(td) && td->td_rqindex != (prio / RQ_PPQ)) {
852                 sched_rem(td);
853                 sched_add(td, SRQ_BORING);
854         }
855 }
856
857 /*
858  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
859  * priority.
860  */
861 void
862 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
863 {
864
865         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
866         sched_priority(td, prio);
867 }
868
869 /*
870  * Restore a thread's priority when priority propagation is
871  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
872  * needs to have to satisfy other possible priority lending
873  * requests.  If the thread's regulary priority is less
874  * important than prio the thread will keep a priority boost
875  * of prio.
876  */
877 void
878 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
879 {
880         u_char base_pri;
881
882         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
883             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
884                 base_pri = td->td_user_pri;
885         else
886                 base_pri = td->td_base_pri;
887         if (prio >= base_pri) {
888                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
889                 sched_prio(td, base_pri);
890         } else
891                 sched_lend_prio(td, prio);
892 }
893
894 void
895 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
896 {
897         u_char oldprio;
898
899         /* First, update the base priority. */
900         td->td_base_pri = prio;
901
902         /*
903          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't ever
904          * lower the priority.
905          */
906         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
907                 return;
908
909         /* Change the real priority. */
910         oldprio = td->td_priority;
911         sched_priority(td, prio);
912
913         /*
914          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
915          * its state.
916          */
917         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
918                 turnstile_adjust(td, oldprio);
919 }
920
921 void
922 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
923 {
924
925         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
926         td->td_base_user_pri = prio;
927         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
928                 return;
929         td->td_user_pri = prio;
930 }
931
932 void
933 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
934 {
935
936         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
937         td->td_lend_user_pri = prio;
938         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
939         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
940                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
941         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
942                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
943 }
944
945 void
946 sched_sleep(struct thread *td, int pri)
947 {
948
949         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
950         td->td_slptick = ticks;
951         td->td_sched->ts_slptime = 0;
952         if (pri != 0 && PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
953                 sched_prio(td, pri);
954         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || pri >= PSOCK)
955                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
956 }
957
958 void
959 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
960 {
961         struct mtx *tmtx;
962         struct td_sched *ts;
963         struct proc *p;
964         int preempted;
965
966         tmtx = NULL;
967         ts = td->td_sched;
968         p = td->td_proc;
969
970         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
971
972         /* 
973          * Switch to the sched lock to fix things up and pick
974          * a new thread.
975          * Block the td_lock in order to avoid breaking the critical path.
976          */
977         if (td->td_lock != &sched_lock) {
978                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
979                 tmtx = thread_lock_block(td);
980         }
981
982         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
983                 sched_load_rem();
984
985         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
986         preempted = !((td->td_flags & TDF_SLICEEND) ||
987             (flags & SWT_RELINQUISH));
988         td->td_flags &= ~(TDF_NEEDRESCHED | TDF_SLICEEND);
989         td->td_owepreempt = 0;
990         td->td_oncpu = NOCPU;
991
992         /*
993          * At the last moment, if this thread is still marked RUNNING,
994          * then put it back on the run queue as it has not been suspended
995          * or stopped or any thing else similar.  We never put the idle
996          * threads on the run queue, however.
997          */
998         if (td->td_flags & TDF_IDLETD) {
999                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1000 #ifdef SMP
1001                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &idle_cpus_mask);
1002 #endif
1003         } else {
1004                 if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1005                         /* Put us back on the run queue. */
1006                         sched_add(td, preempted ?
1007                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1008                             SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING);
1009                 }
1010         }
1011         if (newtd) {
1012                 /*
1013                  * The thread we are about to run needs to be counted
1014                  * as if it had been added to the run queue and selected.
1015                  * It came from:
1016                  * * A preemption
1017                  * * An upcall
1018                  * * A followon
1019                  */
1020                 KASSERT((newtd->td_inhibitors == 0),
1021                         ("trying to run inhibited thread"));
1022                 newtd->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1023                 TD_SET_RUNNING(newtd);
1024                 if ((newtd->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1025                         sched_load_add();
1026         } else {
1027                 newtd = choosethread();
1028                 MPASS(newtd->td_lock == &sched_lock);
1029         }
1030
1031         if (td != newtd) {
1032 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1033                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1034                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1035 #endif
1036
1037                 SDT_PROBE2(sched, , , off__cpu, newtd, newtd->td_proc);
1038
1039                 /* I feel sleepy */
1040                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
1041 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1042                 /*
1043                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1044                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1045                  * function to call.
1046                  */
1047                 if (dtrace_vtime_active)
1048                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1049 #endif
1050
1051                 cpu_switch(td, newtd, tmtx != NULL ? tmtx : td->td_lock);
1052                 lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1053                     0, 0, __FILE__, __LINE__);
1054                 /*
1055                  * Where am I?  What year is it?
1056                  * We are in the same thread that went to sleep above,
1057                  * but any amount of time may have passed. All our context
1058                  * will still be available as will local variables.
1059                  * PCPU values however may have changed as we may have
1060                  * changed CPU so don't trust cached values of them.
1061                  * New threads will go to fork_exit() instead of here
1062                  * so if you change things here you may need to change
1063                  * things there too.
1064                  *
1065                  * If the thread above was exiting it will never wake
1066                  * up again here, so either it has saved everything it
1067                  * needed to, or the thread_wait() or wait() will
1068                  * need to reap it.
1069                  */
1070
1071                 SDT_PROBE0(sched, , , on__cpu);
1072 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1073                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1074                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1075 #endif
1076         } else
1077                 SDT_PROBE0(sched, , , remain__cpu);
1078
1079 #ifdef SMP
1080         if (td->td_flags & TDF_IDLETD)
1081                 CPU_SET(PCPU_GET(cpuid), &idle_cpus_mask);
1082 #endif
1083         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1084         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1085         MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1086 }
1087
1088 void
1089 sched_wakeup(struct thread *td)
1090 {
1091         struct td_sched *ts;
1092
1093         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1094         ts = td->td_sched;
1095         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1096         if (ts->ts_slptime > 1) {
1097                 updatepri(td);
1098                 resetpriority(td);
1099         }
1100         td->td_slptick = 0;
1101         ts->ts_slptime = 0;
1102         ts->ts_slice = sched_slice;
1103         sched_add(td, SRQ_BORING);
1104 }
1105
1106 #ifdef SMP
1107 static int
1108 forward_wakeup(int cpunum)
1109 {
1110         struct pcpu *pc;
1111         cpuset_t dontuse, map, map2;
1112         u_int id, me;
1113         int iscpuset;
1114
1115         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1116
1117         CTR0(KTR_RUNQ, "forward_wakeup()");
1118
1119         if ((!forward_wakeup_enabled) ||
1120              (forward_wakeup_use_mask == 0 && forward_wakeup_use_loop == 0))
1121                 return (0);
1122         if (!smp_started || cold || panicstr)
1123                 return (0);
1124
1125         forward_wakeups_requested++;
1126
1127         /*
1128          * Check the idle mask we received against what we calculated
1129          * before in the old version.
1130          */
1131         me = PCPU_GET(cpuid);
1132
1133         /* Don't bother if we should be doing it ourself. */
1134         if (CPU_ISSET(me, &idle_cpus_mask) &&
1135             (cpunum == NOCPU || me == cpunum))
1136                 return (0);
1137
1138         CPU_SETOF(me, &dontuse);
1139         CPU_OR(&dontuse, &stopped_cpus);
1140         CPU_OR(&dontuse, &hlt_cpus_mask);
1141         CPU_ZERO(&map2);
1142         if (forward_wakeup_use_loop) {
1143                 STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1144                         id = pc->pc_cpuid;
1145                         if (!CPU_ISSET(id, &dontuse) &&
1146                             pc->pc_curthread == pc->pc_idlethread) {
1147                                 CPU_SET(id, &map2);
1148                         }
1149                 }
1150         }
1151
1152         if (forward_wakeup_use_mask) {
1153                 map = idle_cpus_mask;
1154                 CPU_NAND(&map, &dontuse);
1155
1156                 /* If they are both on, compare and use loop if different. */
1157                 if (forward_wakeup_use_loop) {
1158                         if (CPU_CMP(&map, &map2)) {
1159                                 printf("map != map2, loop method preferred\n");
1160                                 map = map2;
1161                         }
1162                 }
1163         } else {
1164                 map = map2;
1165         }
1166
1167         /* If we only allow a specific CPU, then mask off all the others. */
1168         if (cpunum != NOCPU) {
1169                 KASSERT((cpunum <= mp_maxcpus),("forward_wakeup: bad cpunum."));
1170                 iscpuset = CPU_ISSET(cpunum, &map);
1171                 if (iscpuset == 0)
1172                         CPU_ZERO(&map);
1173                 else
1174                         CPU_SETOF(cpunum, &map);
1175         }
1176         if (!CPU_EMPTY(&map)) {
1177                 forward_wakeups_delivered++;
1178                 STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
1179                         id = pc->pc_cpuid;
1180                         if (!CPU_ISSET(id, &map))
1181                                 continue;
1182                         if (cpu_idle_wakeup(pc->pc_cpuid))
1183                                 CPU_CLR(id, &map);
1184                 }
1185                 if (!CPU_EMPTY(&map))
1186                         ipi_selected(map, IPI_AST);
1187                 return (1);
1188         }
1189         if (cpunum == NOCPU)
1190                 printf("forward_wakeup: Idle processor not found\n");
1191         return (0);
1192 }
1193
1194 static void
1195 kick_other_cpu(int pri, int cpuid)
1196 {
1197         struct pcpu *pcpu;
1198         int cpri;
1199
1200         pcpu = pcpu_find(cpuid);
1201         if (CPU_ISSET(cpuid, &idle_cpus_mask)) {
1202                 forward_wakeups_delivered++;
1203                 if (!cpu_idle_wakeup(cpuid))
1204                         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1205                 return;
1206         }
1207
1208         cpri = pcpu->pc_curthread->td_priority;
1209         if (pri >= cpri)
1210                 return;
1211
1212 #if defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION)
1213 #if !defined(FULL_PREEMPTION)
1214         if (pri <= PRI_MAX_ITHD)
1215 #endif /* ! FULL_PREEMPTION */
1216         {
1217                 ipi_cpu(cpuid, IPI_PREEMPT);
1218                 return;
1219         }
1220 #endif /* defined(IPI_PREEMPTION) && defined(PREEMPTION) */
1221
1222         pcpu->pc_curthread->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1223         ipi_cpu(cpuid, IPI_AST);
1224         return;
1225 }
1226 #endif /* SMP */
1227
1228 #ifdef SMP
1229 static int
1230 sched_pickcpu(struct thread *td)
1231 {
1232         int best, cpu;
1233
1234         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1235
1236         if (THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_lastcpu))
1237                 best = td->td_lastcpu;
1238         else
1239                 best = NOCPU;
1240         CPU_FOREACH(cpu) {
1241                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1242                         continue;
1243         
1244                 if (best == NOCPU)
1245                         best = cpu;
1246                 else if (runq_length[cpu] < runq_length[best])
1247                         best = cpu;
1248         }
1249         KASSERT(best != NOCPU, ("no valid CPUs"));
1250
1251         return (best);
1252 }
1253 #endif
1254
1255 void
1256 sched_add(struct thread *td, int flags)
1257 #ifdef SMP
1258 {
1259         cpuset_t tidlemsk;
1260         struct td_sched *ts;
1261         u_int cpu, cpuid;
1262         int forwarded = 0;
1263         int single_cpu = 0;
1264
1265         ts = td->td_sched;
1266         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1267         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1268             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1269         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1270             ("sched_add: bad thread state"));
1271         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1272             ("sched_add: thread swapped out"));
1273
1274         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1275             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1276             sched_tdname(curthread));
1277         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1278             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1279         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
1280             flags & SRQ_PREEMPTED);
1281
1282
1283         /*
1284          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1285          * to the scheduler's lock.
1286          */
1287         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1288                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1289                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1290         }
1291         TD_SET_RUNQ(td);
1292
1293         /*
1294          * If SMP is started and the thread is pinned or otherwise limited to
1295          * a specific set of CPUs, queue the thread to a per-CPU run queue.
1296          * Otherwise, queue the thread to the global run queue.
1297          *
1298          * If SMP has not yet been started we must use the global run queue
1299          * as per-CPU state may not be initialized yet and we may crash if we
1300          * try to access the per-CPU run queues.
1301          */
1302         if (smp_started && (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND ||
1303             ts->ts_flags & TSF_AFFINITY)) {
1304                 if (td->td_pinned != 0)
1305                         cpu = td->td_lastcpu;
1306                 else if (td->td_flags & TDF_BOUND) {
1307                         /* Find CPU from bound runq. */
1308                         KASSERT(SKE_RUNQ_PCPU(ts),
1309                             ("sched_add: bound td_sched not on cpu runq"));
1310                         cpu = ts->ts_runq - &runq_pcpu[0];
1311                 } else
1312                         /* Find a valid CPU for our cpuset */
1313                         cpu = sched_pickcpu(td);
1314                 ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1315                 single_cpu = 1;
1316                 CTR3(KTR_RUNQ,
1317                     "sched_add: Put td_sched:%p(td:%p) on cpu%d runq", ts, td,
1318                     cpu);
1319         } else {
1320                 CTR2(KTR_RUNQ,
1321                     "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to gbl runq", ts,
1322                     td);
1323                 cpu = NOCPU;
1324                 ts->ts_runq = &runq;
1325         }
1326
1327         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1328         if (single_cpu && cpu != cpuid) {
1329                 kick_other_cpu(td->td_priority, cpu);
1330         } else {
1331                 if (!single_cpu) {
1332                         tidlemsk = idle_cpus_mask;
1333                         CPU_NAND(&tidlemsk, &hlt_cpus_mask);
1334                         CPU_CLR(cpuid, &tidlemsk);
1335
1336                         if (!CPU_ISSET(cpuid, &idle_cpus_mask) &&
1337                             ((flags & SRQ_INTR) == 0) &&
1338                             !CPU_EMPTY(&tidlemsk))
1339                                 forwarded = forward_wakeup(cpu);
1340                 }
1341
1342                 if (!forwarded) {
1343                         if ((flags & SRQ_YIELDING) == 0 && maybe_preempt(td))
1344                                 return;
1345                         else
1346                                 maybe_resched(td);
1347                 }
1348         }
1349
1350         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1351                 sched_load_add();
1352         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1353         if (cpu != NOCPU)
1354                 runq_length[cpu]++;
1355 }
1356 #else /* SMP */
1357 {
1358         struct td_sched *ts;
1359
1360         ts = td->td_sched;
1361         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1362         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
1363             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
1364         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
1365             ("sched_add: bad thread state"));
1366         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1367             ("sched_add: thread swapped out"));
1368         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
1369             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1370             sched_tdname(curthread));
1371         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
1372             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1373         SDT_PROBE4(sched, , , enqueue, td, td->td_proc, NULL, 
1374             flags & SRQ_PREEMPTED);
1375
1376         /*
1377          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
1378          * to the scheduler's lock.
1379          */
1380         if (td->td_lock != &sched_lock) {
1381                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1382                 thread_lock_set(td, &sched_lock);
1383         }
1384         TD_SET_RUNQ(td);
1385         CTR2(KTR_RUNQ, "sched_add: adding td_sched:%p (td:%p) to runq", ts, td);
1386         ts->ts_runq = &runq;
1387
1388         /*
1389          * If we are yielding (on the way out anyhow) or the thread
1390          * being saved is US, then don't try be smart about preemption
1391          * or kicking off another CPU as it won't help and may hinder.
1392          * In the YIEDLING case, we are about to run whoever is being
1393          * put in the queue anyhow, and in the OURSELF case, we are
1394          * puting ourself on the run queue which also only happens
1395          * when we are about to yield.
1396          */
1397         if ((flags & SRQ_YIELDING) == 0) {
1398                 if (maybe_preempt(td))
1399                         return;
1400         }
1401         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1402                 sched_load_add();
1403         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
1404         maybe_resched(td);
1405 }
1406 #endif /* SMP */
1407
1408 void
1409 sched_rem(struct thread *td)
1410 {
1411         struct td_sched *ts;
1412
1413         ts = td->td_sched;
1414         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1415             ("sched_rem: thread swapped out"));
1416         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
1417             ("sched_rem: thread not on run queue"));
1418         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1419         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
1420             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
1421             sched_tdname(curthread));
1422         SDT_PROBE3(sched, , , dequeue, td, td->td_proc, NULL);
1423
1424         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
1425                 sched_load_rem();
1426 #ifdef SMP
1427         if (ts->ts_runq != &runq)
1428                 runq_length[ts->ts_runq - runq_pcpu]--;
1429 #endif
1430         runq_remove(ts->ts_runq, td);
1431         TD_SET_CAN_RUN(td);
1432 }
1433
1434 /*
1435  * Select threads to run.  Note that running threads still consume a
1436  * slot.
1437  */
1438 struct thread *
1439 sched_choose(void)
1440 {
1441         struct thread *td;
1442         struct runq *rq;
1443
1444         mtx_assert(&sched_lock,  MA_OWNED);
1445 #ifdef SMP
1446         struct thread *tdcpu;
1447
1448         rq = &runq;
1449         td = runq_choose_fuzz(&runq, runq_fuzz);
1450         tdcpu = runq_choose(&runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)]);
1451
1452         if (td == NULL ||
1453             (tdcpu != NULL &&
1454              tdcpu->td_priority < td->td_priority)) {
1455                 CTR2(KTR_RUNQ, "choosing td %p from pcpu runq %d", tdcpu,
1456                      PCPU_GET(cpuid));
1457                 td = tdcpu;
1458                 rq = &runq_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
1459         } else {
1460                 CTR1(KTR_RUNQ, "choosing td_sched %p from main runq", td);
1461         }
1462
1463 #else
1464         rq = &runq;
1465         td = runq_choose(&runq);
1466 #endif
1467
1468         if (td) {
1469 #ifdef SMP
1470                 if (td == tdcpu)
1471                         runq_length[PCPU_GET(cpuid)]--;
1472 #endif
1473                 runq_remove(rq, td);
1474                 td->td_flags |= TDF_DIDRUN;
1475
1476                 KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
1477                     ("sched_choose: thread swapped out"));
1478                 return (td);
1479         }
1480         return (PCPU_GET(idlethread));
1481 }
1482
1483 void
1484 sched_preempt(struct thread *td)
1485 {
1486
1487         SDT_PROBE2(sched, , , surrender, td, td->td_proc);
1488         thread_lock(td);
1489         if (td->td_critnest > 1)
1490                 td->td_owepreempt = 1;
1491         else
1492                 mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT | SWT_PREEMPT, NULL);
1493         thread_unlock(td);
1494 }
1495
1496 void
1497 sched_userret(struct thread *td)
1498 {
1499         /*
1500          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in
1501          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
1502          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
1503          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
1504          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
1505          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
1506          * it perfectly here.
1507          */
1508         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
1509             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
1510         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
1511                 thread_lock(td);
1512                 td->td_priority = td->td_user_pri;
1513                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
1514                 thread_unlock(td);
1515         }
1516 }
1517
1518 void
1519 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
1520 {
1521         struct td_sched *ts;
1522
1523         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1524         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
1525
1526         ts = td->td_sched;
1527
1528         td->td_flags |= TDF_BOUND;
1529 #ifdef SMP
1530         ts->ts_runq = &runq_pcpu[cpu];
1531         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
1532                 return;
1533
1534         mi_switch(SW_VOL, NULL);
1535 #endif
1536 }
1537
1538 void
1539 sched_unbind(struct thread* td)
1540 {
1541         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1542         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
1543         td->td_flags &= ~TDF_BOUND;
1544 }
1545
1546 int
1547 sched_is_bound(struct thread *td)
1548 {
1549         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1550         return (td->td_flags & TDF_BOUND);
1551 }
1552
1553 void
1554 sched_relinquish(struct thread *td)
1555 {
1556         thread_lock(td);
1557         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
1558         thread_unlock(td);
1559 }
1560
1561 int
1562 sched_load(void)
1563 {
1564         return (sched_tdcnt);
1565 }
1566
1567 int
1568 sched_sizeof_proc(void)
1569 {
1570         return (sizeof(struct proc));
1571 }
1572
1573 int
1574 sched_sizeof_thread(void)
1575 {
1576         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
1577 }
1578
1579 fixpt_t
1580 sched_pctcpu(struct thread *td)
1581 {
1582         struct td_sched *ts;
1583
1584         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1585         ts = td->td_sched;
1586         return (ts->ts_pctcpu);
1587 }
1588
1589 #ifdef RACCT
1590 /*
1591  * Calculates the contribution to the thread cpu usage for the latest
1592  * (unfinished) second.
1593  */
1594 fixpt_t
1595 sched_pctcpu_delta(struct thread *td)
1596 {
1597         struct td_sched *ts;
1598         fixpt_t delta;
1599         int realstathz;
1600
1601         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1602         ts = td->td_sched;
1603         delta = 0;
1604         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1605         if (ts->ts_cpticks != 0) {
1606 #if     (FSHIFT >= CCPU_SHIFT)
1607                 delta = (realstathz == 100)
1608                     ? ((fixpt_t) ts->ts_cpticks) <<
1609                     (FSHIFT - CCPU_SHIFT) :
1610                     100 * (((fixpt_t) ts->ts_cpticks)
1611                     << (FSHIFT - CCPU_SHIFT)) / realstathz;
1612 #else
1613                 delta = ((FSCALE - ccpu) *
1614                     (ts->ts_cpticks *
1615                     FSCALE / realstathz)) >> FSHIFT;
1616 #endif
1617         }
1618
1619         return (delta);
1620 }
1621 #endif
1622
1623 void
1624 sched_tick(int cnt)
1625 {
1626 }
1627
1628 /*
1629  * The actual idle process.
1630  */
1631 void
1632 sched_idletd(void *dummy)
1633 {
1634         struct pcpuidlestat *stat;
1635
1636         THREAD_NO_SLEEPING();
1637         stat = DPCPU_PTR(idlestat);
1638         for (;;) {
1639                 mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
1640
1641                 while (sched_runnable() == 0) {
1642                         cpu_idle(stat->idlecalls + stat->oldidlecalls > 64);
1643                         stat->idlecalls++;
1644                 }
1645
1646                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1647                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
1648                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1649         }
1650 }
1651
1652 /*
1653  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
1654  */
1655 void
1656 sched_throw(struct thread *td)
1657 {
1658         /*
1659          * Correct spinlock nesting.  The idle thread context that we are
1660          * borrowing was created so that it would start out with a single
1661          * spin lock (sched_lock) held in fork_trampoline().  Since we've
1662          * explicitly acquired locks in this function, the nesting count
1663          * is now 2 rather than 1.  Since we are nested, calling
1664          * spinlock_exit() will simply adjust the counts without allowing
1665          * spin lock using code to interrupt us.
1666          */
1667         if (td == NULL) {
1668                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
1669                 spinlock_exit();
1670                 PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
1671                 PCPU_SET(switchticks, ticks);
1672         } else {
1673                 lock_profile_release_lock(&sched_lock.lock_object);
1674                 MPASS(td->td_lock == &sched_lock);
1675         }
1676         mtx_assert(&sched_lock, MA_OWNED);
1677         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
1678         cpu_throw(td, choosethread());  /* doesn't return */
1679 }
1680
1681 void
1682 sched_fork_exit(struct thread *td)
1683 {
1684
1685         /*
1686          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
1687          * non-nested critical section with sched_lock held but not recursed.
1688          */
1689         td->td_oncpu = PCPU_GET(cpuid);
1690         sched_lock.mtx_lock = (uintptr_t)td;
1691         lock_profile_obtain_lock_success(&sched_lock.lock_object,
1692             0, 0, __FILE__, __LINE__);
1693         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1694 }
1695
1696 char *
1697 sched_tdname(struct thread *td)
1698 {
1699 #ifdef KTR
1700         struct td_sched *ts;
1701
1702         ts = td->td_sched;
1703         if (ts->ts_name[0] == '\0')
1704                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
1705                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
1706         return (ts->ts_name);
1707 #else   
1708         return (td->td_name);
1709 #endif
1710 }
1711
1712 #ifdef KTR
1713 void
1714 sched_clear_tdname(struct thread *td)
1715 {
1716         struct td_sched *ts;
1717
1718         ts = td->td_sched;
1719         ts->ts_name[0] = '\0';
1720 }
1721 #endif
1722
1723 void
1724 sched_affinity(struct thread *td)
1725 {
1726 #ifdef SMP
1727         struct td_sched *ts;
1728         int cpu;
1729
1730         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);       
1731
1732         /*
1733          * Set the TSF_AFFINITY flag if there is at least one CPU this
1734          * thread can't run on.
1735          */
1736         ts = td->td_sched;
1737         ts->ts_flags &= ~TSF_AFFINITY;
1738         CPU_FOREACH(cpu) {
1739                 if (!THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)) {
1740                         ts->ts_flags |= TSF_AFFINITY;
1741                         break;
1742                 }
1743         }
1744
1745         /*
1746          * If this thread can run on all CPUs, nothing else to do.
1747          */
1748         if (!(ts->ts_flags & TSF_AFFINITY))
1749                 return;
1750
1751         /* Pinned threads and bound threads should be left alone. */
1752         if (td->td_pinned != 0 || td->td_flags & TDF_BOUND)
1753                 return;
1754
1755         switch (td->td_state) {
1756         case TDS_RUNQ:
1757                 /*
1758                  * If we are on a per-CPU runqueue that is in the set,
1759                  * then nothing needs to be done.
1760                  */
1761                 if (ts->ts_runq != &runq &&
1762                     THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_runq - runq_pcpu))
1763                         return;
1764
1765                 /* Put this thread on a valid per-CPU runqueue. */
1766                 sched_rem(td);
1767                 sched_add(td, SRQ_BORING);
1768                 break;
1769         case TDS_RUNNING:
1770                 /*
1771                  * See if our current CPU is in the set.  If not, force a
1772                  * context switch.
1773                  */
1774                 if (THREAD_CAN_SCHED(td, td->td_oncpu))
1775                         return;
1776
1777                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1778                 if (td != curthread)
1779                         ipi_cpu(cpu, IPI_AST);
1780                 break;
1781         default:
1782                 break;
1783         }
1784 #endif
1785 }