]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - sys/kern/subr_sleepqueue.c
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.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_kdtrace.h"
65 #include "opt_sched.h"
66
67 #include <sys/param.h>
68 #include <sys/systm.h>
69 #include <sys/lock.h>
70 #include <sys/kernel.h>
71 #include <sys/ktr.h>
72 #include <sys/mutex.h>
73 #include <sys/proc.h>
74 #include <sys/sbuf.h>
75 #include <sys/sched.h>
76 #include <sys/sdt.h>
77 #include <sys/signalvar.h>
78 #include <sys/sleepqueue.h>
79 #include <sys/sysctl.h>
80
81 #include <vm/uma.h>
82
83 #ifdef DDB
84 #include <ddb/ddb.h>
85 #endif
86
87 /*
88  * Constants for the hash table of sleep queue chains.
89  * SC_TABLESIZE must be a power of two for SC_MASK to work properly.
90  */
91 #define SC_TABLESIZE    256                     /* Must be power of 2. */
92 #define SC_MASK         (SC_TABLESIZE - 1)
93 #define SC_SHIFT        8
94 #define SC_HASH(wc)     ((((uintptr_t)(wc) >> SC_SHIFT) ^ (uintptr_t)(wc)) & \
95                             SC_MASK)
96 #define SC_LOOKUP(wc)   &sleepq_chains[SC_HASH(wc)]
97 #define NR_SLEEPQS      2
98 /*
99  * There two different lists of sleep queues.  Both lists are connected
100  * via the sq_hash entries.  The first list is the sleep queue chain list
101  * that a sleep queue is on when it is attached to a wait channel.  The
102  * second list is the free list hung off of a sleep queue that is attached
103  * to a wait channel.
104  *
105  * Each sleep queue also contains the wait channel it is attached to, the
106  * list of threads blocked on that wait channel, flags specific to the
107  * wait channel, and the lock used to synchronize with a wait channel.
108  * The flags are used to catch mismatches between the various consumers
109  * of the sleep queue API (e.g. sleep/wakeup and condition variables).
110  * The lock pointer is only used when invariants are enabled for various
111  * debugging checks.
112  *
113  * Locking key:
114  *  c - sleep queue chain lock
115  */
116 struct sleepqueue {
117         TAILQ_HEAD(, thread) sq_blocked[NR_SLEEPQS];    /* (c) Blocked threads. */
118         u_int sq_blockedcnt[NR_SLEEPQS];        /* (c) N. of blocked threads. */
119         LIST_ENTRY(sleepqueue) sq_hash;         /* (c) Chain and free list. */
120         LIST_HEAD(, sleepqueue) sq_free;        /* (c) Free queues. */
121         void    *sq_wchan;                      /* (c) Wait channel. */
122         int     sq_type;                        /* (c) Queue type. */
123 #ifdef INVARIANTS
124         struct lock_object *sq_lock;            /* (c) Associated lock. */
125 #endif
126 };
127
128 struct sleepqueue_chain {
129         LIST_HEAD(, sleepqueue) sc_queues;      /* List of sleep queues. */
130         struct mtx sc_lock;                     /* Spin lock for this chain. */
131 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
132         u_int   sc_depth;                       /* Length of sc_queues. */
133         u_int   sc_max_depth;                   /* Max length of sc_queues. */
134 #endif
135 };
136
137 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
138 u_int sleepq_max_depth;
139 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, sleepq, CTLFLAG_RD, 0, "sleepq profiling");
140 static SYSCTL_NODE(_debug_sleepq, OID_AUTO, chains, CTLFLAG_RD, 0,
141     "sleepq chain stats");
142 SYSCTL_UINT(_debug_sleepq, OID_AUTO, max_depth, CTLFLAG_RD, &sleepq_max_depth,
143     0, "maxmimum depth achieved of a single chain");
144
145 static void     sleepq_profile(const char *wmesg);
146 static int      prof_enabled;
147 #endif
148 static struct sleepqueue_chain sleepq_chains[SC_TABLESIZE];
149 static uma_zone_t sleepq_zone;
150
151 /*
152  * Prototypes for non-exported routines.
153  */
154 static int      sleepq_catch_signals(void *wchan, int pri);
155 static int      sleepq_check_signals(void);
156 static int      sleepq_check_timeout(void);
157 #ifdef INVARIANTS
158 static void     sleepq_dtor(void *mem, int size, void *arg);
159 #endif
160 static int      sleepq_init(void *mem, int size, int flags);
161 static int      sleepq_resume_thread(struct sleepqueue *sq, struct thread *td,
162                     int pri);
163 static void     sleepq_switch(void *wchan, int pri);
164 static void     sleepq_timeout(void *arg);
165
166 SDT_PROBE_DECLARE(sched, , , sleep);
167 SDT_PROBE_DECLARE(sched, , , wakeup);
168
169 /*
170  * Early initialization of sleep queues that is called from the sleepinit()
171  * SYSINIT.
172  */
173 void
174 init_sleepqueues(void)
175 {
176 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
177         struct sysctl_oid *chain_oid;
178         char chain_name[10];
179 #endif
180         int i;
181
182         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++) {
183                 LIST_INIT(&sleepq_chains[i].sc_queues);
184                 mtx_init(&sleepq_chains[i].sc_lock, "sleepq chain", NULL,
185                     MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
186 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
187                 snprintf(chain_name, sizeof(chain_name), "%d", i);
188                 chain_oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, 
189                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_debug_sleepq_chains), OID_AUTO,
190                     chain_name, CTLFLAG_RD, NULL, "sleepq chain stats");
191                 SYSCTL_ADD_UINT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
192                     "depth", CTLFLAG_RD, &sleepq_chains[i].sc_depth, 0, NULL);
193                 SYSCTL_ADD_UINT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
194                     "max_depth", CTLFLAG_RD, &sleepq_chains[i].sc_max_depth, 0,
195                     NULL);
196 #endif
197         }
198         sleepq_zone = uma_zcreate("SLEEPQUEUE", sizeof(struct sleepqueue),
199 #ifdef INVARIANTS
200             NULL, sleepq_dtor, sleepq_init, NULL, UMA_ALIGN_CACHE, 0);
201 #else
202             NULL, NULL, sleepq_init, NULL, UMA_ALIGN_CACHE, 0);
203 #endif
204         
205         thread0.td_sleepqueue = sleepq_alloc();
206 }
207
208 /*
209  * Get a sleep queue for a new thread.
210  */
211 struct sleepqueue *
212 sleepq_alloc(void)
213 {
214
215         return (uma_zalloc(sleepq_zone, M_WAITOK));
216 }
217
218 /*
219  * Free a sleep queue when a thread is destroyed.
220  */
221 void
222 sleepq_free(struct sleepqueue *sq)
223 {
224
225         uma_zfree(sleepq_zone, sq);
226 }
227
228 /*
229  * Lock the sleep queue chain associated with the specified wait channel.
230  */
231 void
232 sleepq_lock(void *wchan)
233 {
234         struct sleepqueue_chain *sc;
235
236         sc = SC_LOOKUP(wchan);
237         mtx_lock_spin(&sc->sc_lock);
238 }
239
240 /*
241  * Look up the sleep queue associated with a given wait channel in the hash
242  * table locking the associated sleep queue chain.  If no queue is found in
243  * the table, NULL is returned.
244  */
245 struct sleepqueue *
246 sleepq_lookup(void *wchan)
247 {
248         struct sleepqueue_chain *sc;
249         struct sleepqueue *sq;
250
251         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
252         sc = SC_LOOKUP(wchan);
253         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
254         LIST_FOREACH(sq, &sc->sc_queues, sq_hash)
255                 if (sq->sq_wchan == wchan)
256                         return (sq);
257         return (NULL);
258 }
259
260 /*
261  * Unlock the sleep queue chain associated with a given wait channel.
262  */
263 void
264 sleepq_release(void *wchan)
265 {
266         struct sleepqueue_chain *sc;
267
268         sc = SC_LOOKUP(wchan);
269         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
270 }
271
272 /*
273  * Places the current thread on the sleep queue for the specified wait
274  * channel.  If INVARIANTS is enabled, then it associates the passed in
275  * lock with the sleepq to make sure it is held when that sleep queue is
276  * woken up.
277  */
278 void
279 sleepq_add(void *wchan, struct lock_object *lock, const char *wmesg, int flags,
280     int queue)
281 {
282         struct sleepqueue_chain *sc;
283         struct sleepqueue *sq;
284         struct thread *td;
285
286         td = curthread;
287         sc = SC_LOOKUP(wchan);
288         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
289         MPASS(td->td_sleepqueue != NULL);
290         MPASS(wchan != NULL);
291         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
292
293         /* If this thread is not allowed to sleep, die a horrible death. */
294         KASSERT(td->td_no_sleeping == 0,
295             ("%s: td %p to sleep on wchan %p with sleeping prohibited",
296             __func__, td, wchan));
297
298         /* Look up the sleep queue associated with the wait channel 'wchan'. */
299         sq = sleepq_lookup(wchan);
300
301         /*
302          * If the wait channel does not already have a sleep queue, use
303          * this thread's sleep queue.  Otherwise, insert the current thread
304          * into the sleep queue already in use by this wait channel.
305          */
306         if (sq == NULL) {
307 #ifdef INVARIANTS
308                 int i;
309
310                 sq = td->td_sleepqueue;
311                 for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
312                         KASSERT(TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]),
313                             ("thread's sleep queue %d is not empty", i));
314                         KASSERT(sq->sq_blockedcnt[i] == 0,
315                             ("thread's sleep queue %d count mismatches", i));
316                 }
317                 KASSERT(LIST_EMPTY(&sq->sq_free),
318                     ("thread's sleep queue has a non-empty free list"));
319                 KASSERT(sq->sq_wchan == NULL, ("stale sq_wchan pointer"));
320                 sq->sq_lock = lock;
321 #endif
322 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
323                 sc->sc_depth++;
324                 if (sc->sc_depth > sc->sc_max_depth) {
325                         sc->sc_max_depth = sc->sc_depth;
326                         if (sc->sc_max_depth > sleepq_max_depth)
327                                 sleepq_max_depth = sc->sc_max_depth;
328                 }
329 #endif
330                 sq = td->td_sleepqueue;
331                 LIST_INSERT_HEAD(&sc->sc_queues, sq, sq_hash);
332                 sq->sq_wchan = wchan;
333                 sq->sq_type = flags & SLEEPQ_TYPE;
334         } else {
335                 MPASS(wchan == sq->sq_wchan);
336                 MPASS(lock == sq->sq_lock);
337                 MPASS((flags & SLEEPQ_TYPE) == sq->sq_type);
338                 LIST_INSERT_HEAD(&sq->sq_free, td->td_sleepqueue, sq_hash);
339         }
340         thread_lock(td);
341         TAILQ_INSERT_TAIL(&sq->sq_blocked[queue], td, td_slpq);
342         sq->sq_blockedcnt[queue]++;
343         td->td_sleepqueue = NULL;
344         td->td_sqqueue = queue;
345         td->td_wchan = wchan;
346         td->td_wmesg = wmesg;
347         if (flags & SLEEPQ_INTERRUPTIBLE) {
348                 td->td_flags |= TDF_SINTR;
349                 td->td_flags &= ~TDF_SLEEPABORT;
350         }
351         thread_unlock(td);
352 }
353
354 /*
355  * Sets a timeout that will remove the current thread from the specified
356  * sleep queue after timo ticks if the thread has not already been awakened.
357  */
358 void
359 sleepq_set_timeout_sbt(void *wchan, sbintime_t sbt, sbintime_t pr,
360     int flags)
361 {
362         struct sleepqueue_chain *sc;
363         struct thread *td;
364
365         td = curthread;
366         sc = SC_LOOKUP(wchan);
367         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
368         MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
369         MPASS(td->td_sleepqueue == NULL);
370         MPASS(wchan != NULL);
371         callout_reset_sbt_on(&td->td_slpcallout, sbt, pr,
372             sleepq_timeout, td, PCPU_GET(cpuid), flags | C_DIRECT_EXEC);
373 }
374
375 /*
376  * Return the number of actual sleepers for the specified queue.
377  */
378 u_int
379 sleepq_sleepcnt(void *wchan, int queue)
380 {
381         struct sleepqueue *sq;
382
383         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
384         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
385         sq = sleepq_lookup(wchan);
386         if (sq == NULL)
387                 return (0);
388         return (sq->sq_blockedcnt[queue]);
389 }
390
391 /*
392  * Marks the pending sleep of the current thread as interruptible and
393  * makes an initial check for pending signals before putting a thread
394  * to sleep. Enters and exits with the thread lock held.  Thread lock
395  * may have transitioned from the sleepq lock to a run lock.
396  */
397 static int
398 sleepq_catch_signals(void *wchan, int pri)
399 {
400         struct sleepqueue_chain *sc;
401         struct sleepqueue *sq;
402         struct thread *td;
403         struct proc *p;
404         struct sigacts *ps;
405         int sig, ret;
406
407         td = curthread;
408         p = curproc;
409         sc = SC_LOOKUP(wchan);
410         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
411         MPASS(wchan != NULL);
412         if ((td->td_pflags & TDP_WAKEUP) != 0) {
413                 td->td_pflags &= ~TDP_WAKEUP;
414                 ret = EINTR;
415                 thread_lock(td);
416                 goto out;
417         }
418
419         /*
420          * See if there are any pending signals for this thread.  If not
421          * we can switch immediately.  Otherwise do the signal processing
422          * directly.
423          */
424         thread_lock(td);
425         if ((td->td_flags & (TDF_NEEDSIGCHK | TDF_NEEDSUSPCHK)) == 0) {
426                 sleepq_switch(wchan, pri);
427                 return (0);
428         }
429         thread_unlock(td);
430         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
431         CTR3(KTR_PROC, "sleepq catching signals: thread %p (pid %ld, %s)",
432                 (void *)td, (long)p->p_pid, td->td_name);
433         PROC_LOCK(p);
434         ps = p->p_sigacts;
435         mtx_lock(&ps->ps_mtx);
436         sig = cursig(td);
437         if (sig == 0) {
438                 mtx_unlock(&ps->ps_mtx);
439                 ret = thread_suspend_check(1);
440                 MPASS(ret == 0 || ret == EINTR || ret == ERESTART);
441         } else {
442                 if (SIGISMEMBER(ps->ps_sigintr, sig))
443                         ret = EINTR;
444                 else
445                         ret = ERESTART;
446                 mtx_unlock(&ps->ps_mtx);
447         }
448         /*
449          * Lock the per-process spinlock prior to dropping the PROC_LOCK
450          * to avoid a signal delivery race.  PROC_LOCK, PROC_SLOCK, and
451          * thread_lock() are currently held in tdsendsignal().
452          */
453         PROC_SLOCK(p);
454         mtx_lock_spin(&sc->sc_lock);
455         PROC_UNLOCK(p);
456         thread_lock(td);
457         PROC_SUNLOCK(p);
458         if (ret == 0) {
459                 sleepq_switch(wchan, pri);
460                 return (0);
461         }
462 out:
463         /*
464          * There were pending signals and this thread is still
465          * on the sleep queue, remove it from the sleep queue.
466          */
467         if (TD_ON_SLEEPQ(td)) {
468                 sq = sleepq_lookup(wchan);
469                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, 0)) {
470 #ifdef INVARIANTS
471                         /*
472                          * This thread hasn't gone to sleep yet, so it
473                          * should not be swapped out.
474                          */
475                         panic("not waking up swapper");
476 #endif
477                 }
478         }
479         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
480         MPASS(td->td_lock != &sc->sc_lock);
481         return (ret);
482 }
483
484 /*
485  * Switches to another thread if we are still asleep on a sleep queue.
486  * Returns with thread lock.
487  */
488 static void
489 sleepq_switch(void *wchan, int pri)
490 {
491         struct sleepqueue_chain *sc;
492         struct sleepqueue *sq;
493         struct thread *td;
494
495         td = curthread;
496         sc = SC_LOOKUP(wchan);
497         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
498         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
499
500         /* 
501          * If we have a sleep queue, then we've already been woken up, so
502          * just return.
503          */
504         if (td->td_sleepqueue != NULL) {
505                 mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
506                 return;
507         }
508
509         /*
510          * If TDF_TIMEOUT is set, then our sleep has been timed out
511          * already but we are still on the sleep queue, so dequeue the
512          * thread and return.
513          */
514         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
515                 MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
516                 sq = sleepq_lookup(wchan);
517                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, 0)) {
518 #ifdef INVARIANTS
519                         /*
520                          * This thread hasn't gone to sleep yet, so it
521                          * should not be swapped out.
522                          */
523                         panic("not waking up swapper");
524 #endif
525                 }
526                 mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
527                 return;         
528         }
529 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
530         if (prof_enabled)
531                 sleepq_profile(td->td_wmesg);
532 #endif
533         MPASS(td->td_sleepqueue == NULL);
534         sched_sleep(td, pri);
535         thread_lock_set(td, &sc->sc_lock);
536         SDT_PROBE0(sched, , , sleep);
537         TD_SET_SLEEPING(td);
538         mi_switch(SW_VOL | SWT_SLEEPQ, NULL);
539         KASSERT(TD_IS_RUNNING(td), ("running but not TDS_RUNNING"));
540         CTR3(KTR_PROC, "sleepq resume: thread %p (pid %ld, %s)",
541             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
542 }
543
544 /*
545  * Check to see if we timed out.
546  */
547 static int
548 sleepq_check_timeout(void)
549 {
550         struct thread *td;
551
552         td = curthread;
553         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
554
555         /*
556          * If TDF_TIMEOUT is set, we timed out.
557          */
558         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
559                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
560                 return (EWOULDBLOCK);
561         }
562
563         /*
564          * If TDF_TIMOFAIL is set, the timeout ran after we had
565          * already been woken up.
566          */
567         if (td->td_flags & TDF_TIMOFAIL)
568                 td->td_flags &= ~TDF_TIMOFAIL;
569
570         /*
571          * If callout_stop() fails, then the timeout is running on
572          * another CPU, so synchronize with it to avoid having it
573          * accidentally wake up a subsequent sleep.
574          */
575         else if (callout_stop(&td->td_slpcallout) == 0) {
576                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
577                 TD_SET_SLEEPING(td);
578                 mi_switch(SW_INVOL | SWT_SLEEPQTIMO, NULL);
579         }
580         return (0);
581 }
582
583 /*
584  * Check to see if we were awoken by a signal.
585  */
586 static int
587 sleepq_check_signals(void)
588 {
589         struct thread *td;
590
591         td = curthread;
592         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
593
594         /* We are no longer in an interruptible sleep. */
595         if (td->td_flags & TDF_SINTR)
596                 td->td_flags &= ~TDF_SINTR;
597
598         if (td->td_flags & TDF_SLEEPABORT) {
599                 td->td_flags &= ~TDF_SLEEPABORT;
600                 return (td->td_intrval);
601         }
602
603         return (0);
604 }
605
606 /*
607  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue.
608  */
609 void
610 sleepq_wait(void *wchan, int pri)
611 {
612         struct thread *td;
613
614         td = curthread;
615         MPASS(!(td->td_flags & TDF_SINTR));
616         thread_lock(td);
617         sleepq_switch(wchan, pri);
618         thread_unlock(td);
619 }
620
621 /*
622  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue
623  * or it is interrupted by a signal.
624  */
625 int
626 sleepq_wait_sig(void *wchan, int pri)
627 {
628         int rcatch;
629         int rval;
630
631         rcatch = sleepq_catch_signals(wchan, pri);
632         rval = sleepq_check_signals();
633         thread_unlock(curthread);
634         if (rcatch)
635                 return (rcatch);
636         return (rval);
637 }
638
639 /*
640  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue
641  * or it times out while waiting.
642  */
643 int
644 sleepq_timedwait(void *wchan, int pri)
645 {
646         struct thread *td;
647         int rval;
648
649         td = curthread;
650         MPASS(!(td->td_flags & TDF_SINTR));
651         thread_lock(td);
652         sleepq_switch(wchan, pri);
653         rval = sleepq_check_timeout();
654         thread_unlock(td);
655
656         return (rval);
657 }
658
659 /*
660  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue,
661  * it is interrupted by a signal, or it times out waiting to be awakened.
662  */
663 int
664 sleepq_timedwait_sig(void *wchan, int pri)
665 {
666         int rcatch, rvalt, rvals;
667
668         rcatch = sleepq_catch_signals(wchan, pri);
669         rvalt = sleepq_check_timeout();
670         rvals = sleepq_check_signals();
671         thread_unlock(curthread);
672         if (rcatch)
673                 return (rcatch);
674         if (rvals)
675                 return (rvals);
676         return (rvalt);
677 }
678
679 /*
680  * Returns the type of sleepqueue given a waitchannel.
681  */
682 int
683 sleepq_type(void *wchan)
684 {
685         struct sleepqueue *sq;
686         int type;
687
688         MPASS(wchan != NULL);
689
690         sleepq_lock(wchan);
691         sq = sleepq_lookup(wchan);
692         if (sq == NULL) {
693                 sleepq_release(wchan);
694                 return (-1);
695         }
696         type = sq->sq_type;
697         sleepq_release(wchan);
698         return (type);
699 }
700
701 /*
702  * Removes a thread from a sleep queue and makes it
703  * runnable.
704  */
705 static int
706 sleepq_resume_thread(struct sleepqueue *sq, struct thread *td, int pri)
707 {
708         struct sleepqueue_chain *sc;
709
710         MPASS(td != NULL);
711         MPASS(sq->sq_wchan != NULL);
712         MPASS(td->td_wchan == sq->sq_wchan);
713         MPASS(td->td_sqqueue < NR_SLEEPQS && td->td_sqqueue >= 0);
714         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
715         sc = SC_LOOKUP(sq->sq_wchan);
716         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
717
718         SDT_PROBE2(sched, , , wakeup, td, td->td_proc);
719
720         /* Remove the thread from the queue. */
721         sq->sq_blockedcnt[td->td_sqqueue]--;
722         TAILQ_REMOVE(&sq->sq_blocked[td->td_sqqueue], td, td_slpq);
723
724         /*
725          * Get a sleep queue for this thread.  If this is the last waiter,
726          * use the queue itself and take it out of the chain, otherwise,
727          * remove a queue from the free list.
728          */
729         if (LIST_EMPTY(&sq->sq_free)) {
730                 td->td_sleepqueue = sq;
731 #ifdef INVARIANTS
732                 sq->sq_wchan = NULL;
733 #endif
734 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
735                 sc->sc_depth--;
736 #endif
737         } else
738                 td->td_sleepqueue = LIST_FIRST(&sq->sq_free);
739         LIST_REMOVE(td->td_sleepqueue, sq_hash);
740
741         td->td_wmesg = NULL;
742         td->td_wchan = NULL;
743         td->td_flags &= ~TDF_SINTR;
744
745         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_wakeup: thread %p (pid %ld, %s)",
746             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, td->td_name);
747
748         /* Adjust priority if requested. */
749         MPASS(pri == 0 || (pri >= PRI_MIN && pri <= PRI_MAX));
750         if (pri != 0 && td->td_priority > pri &&
751             PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
752                 sched_prio(td, pri);
753
754         /*
755          * Note that thread td might not be sleeping if it is running
756          * sleepq_catch_signals() on another CPU or is blocked on its
757          * proc lock to check signals.  There's no need to mark the
758          * thread runnable in that case.
759          */
760         if (TD_IS_SLEEPING(td)) {
761                 TD_CLR_SLEEPING(td);
762                 return (setrunnable(td));
763         }
764         return (0);
765 }
766
767 #ifdef INVARIANTS
768 /*
769  * UMA zone item deallocator.
770  */
771 static void
772 sleepq_dtor(void *mem, int size, void *arg)
773 {
774         struct sleepqueue *sq;
775         int i;
776
777         sq = mem;
778         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
779                 MPASS(TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]));
780                 MPASS(sq->sq_blockedcnt[i] == 0);
781         }
782 }
783 #endif
784
785 /*
786  * UMA zone item initializer.
787  */
788 static int
789 sleepq_init(void *mem, int size, int flags)
790 {
791         struct sleepqueue *sq;
792         int i;
793
794         bzero(mem, size);
795         sq = mem;
796         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
797                 TAILQ_INIT(&sq->sq_blocked[i]);
798                 sq->sq_blockedcnt[i] = 0;
799         }
800         LIST_INIT(&sq->sq_free);
801         return (0);
802 }
803
804 /*
805  * Find the highest priority thread sleeping on a wait channel and resume it.
806  */
807 int
808 sleepq_signal(void *wchan, int flags, int pri, int queue)
809 {
810         struct sleepqueue *sq;
811         struct thread *td, *besttd;
812         int wakeup_swapper;
813
814         CTR2(KTR_PROC, "sleepq_signal(%p, %d)", wchan, flags);
815         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
816         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
817         sq = sleepq_lookup(wchan);
818         if (sq == NULL)
819                 return (0);
820         KASSERT(sq->sq_type == (flags & SLEEPQ_TYPE),
821             ("%s: mismatch between sleep/wakeup and cv_*", __func__));
822
823         /*
824          * Find the highest priority thread on the queue.  If there is a
825          * tie, use the thread that first appears in the queue as it has
826          * been sleeping the longest since threads are always added to
827          * the tail of sleep queues.
828          */
829         besttd = NULL;
830         TAILQ_FOREACH(td, &sq->sq_blocked[queue], td_slpq) {
831                 if (besttd == NULL || td->td_priority < besttd->td_priority)
832                         besttd = td;
833         }
834         MPASS(besttd != NULL);
835         thread_lock(besttd);
836         wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, besttd, pri);
837         thread_unlock(besttd);
838         return (wakeup_swapper);
839 }
840
841 /*
842  * Resume all threads sleeping on a specified wait channel.
843  */
844 int
845 sleepq_broadcast(void *wchan, int flags, int pri, int queue)
846 {
847         struct sleepqueue *sq;
848         struct thread *td, *tdn;
849         int wakeup_swapper;
850
851         CTR2(KTR_PROC, "sleepq_broadcast(%p, %d)", wchan, flags);
852         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
853         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
854         sq = sleepq_lookup(wchan);
855         if (sq == NULL)
856                 return (0);
857         KASSERT(sq->sq_type == (flags & SLEEPQ_TYPE),
858             ("%s: mismatch between sleep/wakeup and cv_*", __func__));
859
860         /* Resume all blocked threads on the sleep queue. */
861         wakeup_swapper = 0;
862         TAILQ_FOREACH_SAFE(td, &sq->sq_blocked[queue], td_slpq, tdn) {
863                 thread_lock(td);
864                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, pri))
865                         wakeup_swapper = 1;
866                 thread_unlock(td);
867         }
868         return (wakeup_swapper);
869 }
870
871 /*
872  * Time sleeping threads out.  When the timeout expires, the thread is
873  * removed from the sleep queue and made runnable if it is still asleep.
874  */
875 static void
876 sleepq_timeout(void *arg)
877 {
878         struct sleepqueue_chain *sc;
879         struct sleepqueue *sq;
880         struct thread *td;
881         void *wchan;
882         int wakeup_swapper;
883
884         td = arg;
885         wakeup_swapper = 0;
886         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_timeout: thread %p (pid %ld, %s)",
887             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
888
889         /*
890          * First, see if the thread is asleep and get the wait channel if
891          * it is.
892          */
893         thread_lock(td);
894         if (TD_IS_SLEEPING(td) && TD_ON_SLEEPQ(td)) {
895                 wchan = td->td_wchan;
896                 sc = SC_LOOKUP(wchan);
897                 THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &sc->sc_lock);
898                 sq = sleepq_lookup(wchan);
899                 MPASS(sq != NULL);
900                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
901                 wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, td, 0);
902                 thread_unlock(td);
903                 if (wakeup_swapper)
904                         kick_proc0();
905                 return;
906         }
907
908         /*
909          * If the thread is on the SLEEPQ but isn't sleeping yet, it
910          * can either be on another CPU in between sleepq_add() and
911          * one of the sleepq_*wait*() routines or it can be in
912          * sleepq_catch_signals().
913          */
914         if (TD_ON_SLEEPQ(td)) {
915                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
916                 thread_unlock(td);
917                 return;
918         }
919
920         /*
921          * Now check for the edge cases.  First, if TDF_TIMEOUT is set,
922          * then the other thread has already yielded to us, so clear
923          * the flag and resume it.  If TDF_TIMEOUT is not set, then the
924          * we know that the other thread is not on a sleep queue, but it
925          * hasn't resumed execution yet.  In that case, set TDF_TIMOFAIL
926          * to let it know that the timeout has already run and doesn't
927          * need to be canceled.
928          */
929         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
930                 MPASS(TD_IS_SLEEPING(td));
931                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
932                 TD_CLR_SLEEPING(td);
933                 wakeup_swapper = setrunnable(td);
934         } else
935                 td->td_flags |= TDF_TIMOFAIL;
936         thread_unlock(td);
937         if (wakeup_swapper)
938                 kick_proc0();
939 }
940
941 /*
942  * Resumes a specific thread from the sleep queue associated with a specific
943  * wait channel if it is on that queue.
944  */
945 void
946 sleepq_remove(struct thread *td, void *wchan)
947 {
948         struct sleepqueue *sq;
949         int wakeup_swapper;
950
951         /*
952          * Look up the sleep queue for this wait channel, then re-check
953          * that the thread is asleep on that channel, if it is not, then
954          * bail.
955          */
956         MPASS(wchan != NULL);
957         sleepq_lock(wchan);
958         sq = sleepq_lookup(wchan);
959         /*
960          * We can not lock the thread here as it may be sleeping on a
961          * different sleepq.  However, holding the sleepq lock for this
962          * wchan can guarantee that we do not miss a wakeup for this
963          * channel.  The asserts below will catch any false positives.
964          */
965         if (!TD_ON_SLEEPQ(td) || td->td_wchan != wchan) {
966                 sleepq_release(wchan);
967                 return;
968         }
969         /* Thread is asleep on sleep queue sq, so wake it up. */
970         thread_lock(td);
971         MPASS(sq != NULL);
972         MPASS(td->td_wchan == wchan);
973         wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, td, 0);
974         thread_unlock(td);
975         sleepq_release(wchan);
976         if (wakeup_swapper)
977                 kick_proc0();
978 }
979
980 /*
981  * Abort a thread as if an interrupt had occurred.  Only abort
982  * interruptible waits (unfortunately it isn't safe to abort others).
983  */
984 int
985 sleepq_abort(struct thread *td, int intrval)
986 {
987         struct sleepqueue *sq;
988         void *wchan;
989
990         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
991         MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
992         MPASS(td->td_flags & TDF_SINTR);
993         MPASS(intrval == EINTR || intrval == ERESTART);
994
995         /*
996          * If the TDF_TIMEOUT flag is set, just leave. A
997          * timeout is scheduled anyhow.
998          */
999         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT)
1000                 return (0);
1001
1002         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_abort: thread %p (pid %ld, %s)",
1003             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
1004         td->td_intrval = intrval;
1005         td->td_flags |= TDF_SLEEPABORT;
1006         /*
1007          * If the thread has not slept yet it will find the signal in
1008          * sleepq_catch_signals() and call sleepq_resume_thread.  Otherwise
1009          * we have to do it here.
1010          */
1011         if (!TD_IS_SLEEPING(td))
1012                 return (0);
1013         wchan = td->td_wchan;
1014         MPASS(wchan != NULL);
1015         sq = sleepq_lookup(wchan);
1016         MPASS(sq != NULL);
1017
1018         /* Thread is asleep on sleep queue sq, so wake it up. */
1019         return (sleepq_resume_thread(sq, td, 0));
1020 }
1021
1022 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
1023 #define SLEEPQ_PROF_LOCATIONS   1024
1024 #define SLEEPQ_SBUFSIZE         512
1025 struct sleepq_prof {
1026         LIST_ENTRY(sleepq_prof) sp_link;
1027         const char      *sp_wmesg;
1028         long            sp_count;
1029 };
1030
1031 LIST_HEAD(sqphead, sleepq_prof);
1032
1033 struct sqphead sleepq_prof_free;
1034 struct sqphead sleepq_hash[SC_TABLESIZE];
1035 static struct sleepq_prof sleepq_profent[SLEEPQ_PROF_LOCATIONS];
1036 static struct mtx sleepq_prof_lock;
1037 MTX_SYSINIT(sleepq_prof_lock, &sleepq_prof_lock, "sleepq_prof", MTX_SPIN);
1038
1039 static void
1040 sleepq_profile(const char *wmesg)
1041 {
1042         struct sleepq_prof *sp;
1043
1044         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1045         if (prof_enabled == 0)
1046                 goto unlock;
1047         LIST_FOREACH(sp, &sleepq_hash[SC_HASH(wmesg)], sp_link)
1048                 if (sp->sp_wmesg == wmesg)
1049                         goto done;
1050         sp = LIST_FIRST(&sleepq_prof_free);
1051         if (sp == NULL)
1052                 goto unlock;
1053         sp->sp_wmesg = wmesg;
1054         LIST_REMOVE(sp, sp_link);
1055         LIST_INSERT_HEAD(&sleepq_hash[SC_HASH(wmesg)], sp, sp_link);
1056 done:
1057         sp->sp_count++;
1058 unlock:
1059         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1060         return;
1061 }
1062
1063 static void
1064 sleepq_prof_reset(void)
1065 {
1066         struct sleepq_prof *sp;
1067         int enabled;
1068         int i;
1069
1070         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1071         enabled = prof_enabled;
1072         prof_enabled = 0;
1073         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++)
1074                 LIST_INIT(&sleepq_hash[i]);
1075         LIST_INIT(&sleepq_prof_free);
1076         for (i = 0; i < SLEEPQ_PROF_LOCATIONS; i++) {
1077                 sp = &sleepq_profent[i];
1078                 sp->sp_wmesg = NULL;
1079                 sp->sp_count = 0;
1080                 LIST_INSERT_HEAD(&sleepq_prof_free, sp, sp_link);
1081         }
1082         prof_enabled = enabled;
1083         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1084 }
1085
1086 static int
1087 enable_sleepq_prof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1088 {
1089         int error, v;
1090
1091         v = prof_enabled;
1092         error = sysctl_handle_int(oidp, &v, v, req);
1093         if (error)
1094                 return (error);
1095         if (req->newptr == NULL)
1096                 return (error);
1097         if (v == prof_enabled)
1098                 return (0);
1099         if (v == 1)
1100                 sleepq_prof_reset();
1101         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1102         prof_enabled = !!v;
1103         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1104
1105         return (0);
1106 }
1107
1108 static int
1109 reset_sleepq_prof_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1110 {
1111         int error, v;
1112
1113         v = 0;
1114         error = sysctl_handle_int(oidp, &v, 0, req);
1115         if (error)
1116                 return (error);
1117         if (req->newptr == NULL)
1118                 return (error);
1119         if (v == 0)
1120                 return (0);
1121         sleepq_prof_reset();
1122
1123         return (0);
1124 }
1125
1126 static int
1127 dump_sleepq_prof_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1128 {
1129         struct sleepq_prof *sp;
1130         struct sbuf *sb;
1131         int enabled;
1132         int error;
1133         int i;
1134
1135         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1136         if (error != 0)
1137                 return (error);
1138         sb = sbuf_new_for_sysctl(NULL, NULL, SLEEPQ_SBUFSIZE, req);
1139         sbuf_printf(sb, "\nwmesg\tcount\n");
1140         enabled = prof_enabled;
1141         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1142         prof_enabled = 0;
1143         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1144         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++) {
1145                 LIST_FOREACH(sp, &sleepq_hash[i], sp_link) {
1146                         sbuf_printf(sb, "%s\t%ld\n",
1147                             sp->sp_wmesg, sp->sp_count);
1148                 }
1149         }
1150         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1151         prof_enabled = enabled;
1152         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1153
1154         error = sbuf_finish(sb);
1155         sbuf_delete(sb);
1156         return (error);
1157 }
1158
1159 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, stats, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD,
1160     NULL, 0, dump_sleepq_prof_stats, "A", "Sleepqueue profiling statistics");
1161 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, reset, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
1162     NULL, 0, reset_sleepq_prof_stats, "I",
1163     "Reset sleepqueue profiling statistics");
1164 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, enable, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
1165     NULL, 0, enable_sleepq_prof, "I", "Enable sleepqueue profiling");
1166 #endif
1167
1168 #ifdef DDB
1169 DB_SHOW_COMMAND(sleepq, db_show_sleepqueue)
1170 {
1171         struct sleepqueue_chain *sc;
1172         struct sleepqueue *sq;
1173 #ifdef INVARIANTS
1174         struct lock_object *lock;
1175 #endif
1176         struct thread *td;
1177         void *wchan;
1178         int i;
1179
1180         if (!have_addr)
1181                 return;
1182
1183         /*
1184          * First, see if there is an active sleep queue for the wait channel
1185          * indicated by the address.
1186          */
1187         wchan = (void *)addr;
1188         sc = SC_LOOKUP(wchan);
1189         LIST_FOREACH(sq, &sc->sc_queues, sq_hash)
1190                 if (sq->sq_wchan == wchan)
1191                         goto found;
1192
1193         /*
1194          * Second, see if there is an active sleep queue at the address
1195          * indicated.
1196          */
1197         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++)
1198                 LIST_FOREACH(sq, &sleepq_chains[i].sc_queues, sq_hash) {
1199                         if (sq == (struct sleepqueue *)addr)
1200                                 goto found;
1201                 }
1202
1203         db_printf("Unable to locate a sleep queue via %p\n", (void *)addr);
1204         return;
1205 found:
1206         db_printf("Wait channel: %p\n", sq->sq_wchan);
1207         db_printf("Queue type: %d\n", sq->sq_type);
1208 #ifdef INVARIANTS
1209         if (sq->sq_lock) {
1210                 lock = sq->sq_lock;
1211                 db_printf("Associated Interlock: %p - (%s) %s\n", lock,
1212                     LOCK_CLASS(lock)->lc_name, lock->lo_name);
1213         }
1214 #endif
1215         db_printf("Blocked threads:\n");
1216         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
1217                 db_printf("\nQueue[%d]:\n", i);
1218                 if (TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]))
1219                         db_printf("\tempty\n");
1220                 else
1221                         TAILQ_FOREACH(td, &sq->sq_blocked[0],
1222                                       td_slpq) {
1223                                 db_printf("\t%p (tid %d, pid %d, \"%s\")\n", td,
1224                                           td->td_tid, td->td_proc->p_pid,
1225                                           td->td_name);
1226                         }
1227                 db_printf("(expected: %u)\n", sq->sq_blockedcnt[i]);
1228         }
1229 }
1230
1231 /* Alias 'show sleepqueue' to 'show sleepq'. */
1232 DB_SHOW_ALIAS(sleepqueue, db_show_sleepqueue);
1233 #endif