share/man/man9/sleepqueue.9

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   2 .\" All rights reserved.
   3 .\"
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   6 .\" are met:
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  15 .\" OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
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  17 .\" INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  18 .\" NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  19 .\" DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  20 .\" THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  21 .\" (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  22 .\" THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  23 .\"
  24 .\" $FreeBSD$
  25 .\"
  26 .Dd August 13, 2007
  27 .Dt SLEEPQUEUE 9
  28 .Os
  29 .Sh NAME
  30 .Nm init_sleepqueues ,
  31 .Nm sleepq_abort ,
  32 .Nm sleepq_add ,
  33 .Nm sleepq_alloc ,
  34 .Nm sleepq_broadcast ,
  35 .Nm sleepq_calc_signal_retval ,
  36 .Nm sleepq_catch_signals ,
  37 .Nm sleepq_free ,
  38 .Nm sleepq_lock ,
  39 .Nm sleepq_lookup ,
  40 .Nm sleepq_release ,
  41 .Nm sleepq_remove ,
  42 .Nm sleepq_signal ,
  43 .Nm sleepq_set_timeout ,
  44 .Nm sleepq_timedwait ,
  45 .Nm sleepq_timedwait_sig ,
  46 .Nm sleepq_wait ,
  47 .Nm sleepq_wait_sig
  48 .Nd manage the queues of sleeping threads
  49 .Sh SYNOPSIS
  50 .In sys/param.h
  51 .In sys/sleepqueue.h
  52 .Ft void
  53 .Fn init_sleepqueues "void"
  54 .Ft void
  55 .Fn sleepq_abort "struct thread *td"
  56 .Ft void
  57 .Fn sleepq_add "void *wchan" "struct lock_object *lock" "const char *wmesg" "int flags" "int queue"
  58 .Ft struct sleepqueue *
  59 .Fn sleepq_alloc "void"
  60 .Ft void
  61 .Fn sleepq_broadcast "void *wchan" "int flags" "int pri" "int queue"
  62 .Ft int
  63 .Fn sleepq_calc_signal_retval "int sig"
  64 .Ft int
  65 .Fn sleepq_catch_signals "void *wchan"
  66 .Ft void
  67 .Fn sleepq_free "struct sleepqueue *sq"
  68 .Ft struct sleepqueue *
  69 .Fn sleepq_lookup "void *wchan"
  70 .Ft void
  71 .Fn sleepq_lock "void *wchan"
  72 .Ft void
  73 .Fn sleepq_release "void *wchan"
  74 .Ft void
  75 .Fn sleepq_remove "struct thread *td" "void *wchan"
  76 .Ft void
  77 .Fn sleepq_signal "void *wchan" "int flags" "int pri" "int queue"
  78 .Ft void
  79 .Fn sleepq_set_timeout "void *wchan" "int timo"
  80 .Ft int
  81 .Fn sleepq_timedwait "void *wchan"
  82 .Ft int
  83 .Fn sleepq_timedwait_sig "void *wchan" "int signal_caught"
  84 .Ft void
  85 .Fn sleepq_wait "void *wchan"
  86 .Ft int
  87 .Fn sleepq_wait_sig "void *wchan"
  88 .Sh DESCRIPTION
  89 Sleep queues provide a mechanism for suspending execution of a thread until
  90 some condition is met.
  91 Each queue is associated with a specific wait channel when it is active,
  92 and only one queue may be associated with a wait channel at any given point
  93 in time.
  94 The implementation of each wait channel splits its sleepqueue into 2 sub-queues
  95 in order to enable some optimizations on threads' wakeups.
  96 An active queue holds a list of threads that are blocked on the associated
  97 wait channel.
  98 Threads that are not blocked on a wait channel have an associated inactive
  99 sleep queue.
 100 When a thread blocks on a wait channel it donates its inactive sleep queue
 101 to the wait channel.
 102 When a thread is resumed,
 103 the wait channel that it was blocked on gives it an inactive sleep queue for
 104 later use.
 105 .Pp
 106 The
 107 .Fn sleepq_alloc
 108 function allocates an inactive sleep queue and is used to assign a
 109 sleep queue to a thread during thread creation.
 110 The
 111 .Fn sleepq_free
 112 function frees the resources associated with an inactive sleep queue and is
 113 used to free a queue during thread destruction.
 114 .Pp
 115 Active sleep queues are stored in a hash table hashed on the addresses pointed
 116 to by wait channels.
 117 Each bucket in the hash table contains a sleep queue chain.
 118 A sleep queue chain contains a spin mutex and a list of sleep queues that hash
 119 to that specific chain.
 120 Active sleep queues are protected by their chain's spin mutex.
 121 The
 122 .Fn init_sleepqueues
 123 function initializes the hash table of sleep queue chains.
 124 .Pp
 125 The
 126 .Fn sleepq_lock
 127 function locks the sleep queue chain associated with wait channel
 128 .Fa wchan .
 129 .Pp
 130 The
 131 .Fn sleepq_lookup
 132 returns a pointer to the currently active sleep queue for that wait
 133 channel associated with
 134 .Fa wchan
 135 or
 136 .Dv NULL
 137 if there is no active sleep queue associated with
 138 argument
 139 .Fa wchan .
 140 It requires the sleep queue chain associated with
 141 .Fa wchan
 142 to have been locked by a prior call to
 143 .Fn sleepq_lock .
 144 .Pp
 145 The
 146 .Fn sleepq_release
 147 function unlocks the sleep queue chain associated with
 148 .Fn wchan
 149 and is primarily useful when aborting a pending sleep request before one of
 150 the wait functions is called.
 151 .Pp
 152 The
 153 .Fn sleepq_add
 154 function places the current thread on the sleep queue associated with the
 155 wait channel
 156 .Fa wchan .
 157 The sleep queue chain associated with argument
 158 .Fa wchan
 159 must be locked by a prior call to
 160 .Fn sleepq_lock
 161 when this function is called.
 162 If a lock is specified via the
 163 .Fa lock
 164 argument, and if the kernel was compiled with
 165 .Cd "options INVARIANTS" ,
 166 then the sleep queue code will perform extra checks to ensure that
 167 the lock is used by all threads sleeping on
 168 .Fa wchan .
 169 The
 170 .Fa wmesg
 171 parameter should be a short description of
 172 .Fa wchan .
 173 The
 174 .Fa flags
 175 parameter is a bitmask consisting of the type of sleep queue being slept on
 176 and zero or more optional flags.
 177 The
 178 .Fa queue
 179 parameter specifies the sub-queue, in which the contending thread will be
 180 inserted.
 181 .Pp
 182 There are currently three types of sleep queues:
 183 .Pp
 184 .Bl -tag -width ".Dv SLEEPQ_CONDVAR" -compact
 185 .It Dv SLEEPQ_CONDVAR
 186 A sleep queue used to implement condition variables.
 187 .It Dv SLEEPQ_SLEEP
 188 A sleep queue used to implement
 189 .Xr sleep 9 ,
 190 .Xr wakeup 9
 191 and
 192 .Xr wakeup_one 9 .
 193 .It Dv SLEEPQ_PAUSE
 194 A sleep queue used to implement
 195 .Xr pause 9 .
 196 .El
 197 .Pp
 198 There is currently only one optional flag:
 199 .Pp
 200 .Bl -tag -width ".Dv SLEEPQ_INTERRUPTIBLE" -compact
 201 .It Dv SLEEPQ_INTERRUPTIBLE
 202 The current thread is entering an interruptible sleep.
 203 .El
 204 .Pp
 205 A timeout on the sleep may be specified by calling
 206 .Fn sleepq_set_timeout
 207 after
 208 .Fn sleepq_add .
 209 The
 210 .Fa wchan
 211 parameter should be the same value from the preceding call to
 212 .Fn sleepq_add ,
 213 and the sleep queue chain associated with
 214 .Fa wchan
 215 must have been locked by a prior call to
 216 .Fn sleepq_lock .
 217 The
 218 .Fa timo
 219 parameter should specify the timeout value in ticks.
 220 .Pp
 221 The current thread may be marked interruptible by calling
 222 .Fn sleepq_catch_signals
 223 with
 224 .Fa wchan
 225 set to the wait channel.
 226 This function returns a signal number if there are any pending signals for
 227 the current thread and 0 if there is not a pending signal.
 228 The sleep queue chain associated with argument
 229 .Fa wchan
 230 should have been locked by a prior call to
 231 .Fn sleepq_lock .
 232 .Pp
 233 Once the thread is ready to suspend,
 234 one of the wait functions is called to put the current thread to sleep
 235 until it is awakened and to context switch to another thread.
 236 The
 237 .Fn sleepq_wait
 238 function is used for non-interruptible sleeps that do not have a timeout.
 239 The
 240 .Fn sleepq_timedwait
 241 function is used for non-interruptible sleeps that have had a timeout set via
 242 .Fn sleepq_set_timeout .
 243 The
 244 .Fn sleepq_wait_sig
 245 function is used for interruptible sleeps that do not have a timeout.
 246 The
 247 .Fn sleepq_timedwait_sig
 248 function is used for interruptible sleeps that do have a timeout set.
 249 The
 250 .Fa wchan
 251 argument to all of the wait functions is the wait channel being slept
 252 on.
 253 The sleep queue chain associated with argument
 254 .Fa wchan
 255 needs to have been locked with a prior call to
 256 .Fn sleepq_lock .
 257 The
 258 .Fa signal_caught
 259 parameter to
 260 .Fn sleepq_timedwait_sig
 261 specifies if a previous call to
 262 .Fn sleepq_catch_signals
 263 found a pending signal.
 264 .Pp
 265 When the thread is resumed,
 266 the wait functions return a non-zero value if the thread was awakened due to
 267 an interrupt other than a signal or a timeout.
 268 If the sleep timed out, then
 269 .Er EWOULDBLOCK
 270 is returned.
 271 If the sleep was interrupted by something other than a signal,
 272 then some other return value will be returned.
 273 If zero is returned after resuming from an interruptible sleep,
 274 then
 275 .Fn sleepq_calc_signal_retval
 276 should be called to determine if the sleep was interrupted by a signal.
 277 If so,
 278 .Fn sleepq_calc_signal_retval
 279 returns
 280 .Er ERESTART
 281 if the interrupting signal is restartable and
 282 .Er EINTR
 283 otherwise.
 284 If the sleep was not interrupted by a signal,
 285 .Fn sleepq_calc_signal_retval
 286 will return 0.
 287 .Pp
 288 A sleeping thread is normally resumed by the
 289 .Fn sleepq_broadcast
 290 and
 291 .Fn sleepq_signal
 292 functions.
 293 The
 294 .Fn sleepq_signal
 295 function awakens the highest priority thread sleeping on a wait channel while
 296 .Fn sleepq_broadcast
 297 awakens all of the threads sleeping on a wait channel.
 298 The
 299 .Fa wchan
 300 argument specifics which wait channel to awaken.
 301 The
 302 .Fa flags
 303 argument must match the sleep queue type contained in the
 304 .Fa flags
 305 argument passed to
 306 .Fn sleepq_add
 307 by the threads sleeping on the wait channel.
 308 If the
 309 .Fa pri
 310 argument does not equal \-1,
 311 then each thread that is awakened will have its priority raised to
 312 .Fa pri
 313 if it has a lower priority.
 314 The sleep queue chain associated with argument
 315 .Fa wchan
 316 must be locked by a prior call to
 317 .Fn sleepq_lock
 318 before calling any of these functions.
 319 The
 320 .Fa queue
 321 argument specifies the sub-queue, from which threads need to be woken up.
 322 .Pp
 323 A thread in an interruptible sleep can be interrupted by another thread via
 324 the
 325 .Fn sleepq_abort
 326 function.
 327 The
 328 .Fa td
 329 argument specifies the thread to interrupt.
 330 An individual thread can also be awakened from sleeping on a specific wait
 331 channel via the
 332 .Fn sleepq_remove
 333 function.
 334 The
 335 .Fa td
 336 argument specifies the thread to awaken and the
 337 .Fa wchan
 338 argument specifies the wait channel to awaken it from.
 339 If the thread
 340 .Fa td
 341 is not blocked on the the wait channel
 342 .Fa wchan
 343 then this function will not do anything,
 344 even if the thread is asleep on a different wait channel.
 345 This function should only be used if one of the other functions above is not
 346 sufficient.
 347 One possible use is waking up a specific thread from a widely shared sleep
 348 channel.
 349 .Pp
 350 The sleep queue interface is currently used to implement the
 351 .Xr sleep 9
 352 and
 353 .Xr condvar 9
 354 interfaces.
 355 Almost all other code in the kernel should use one of those interfaces rather
 356 than manipulating sleep queues directly.
 357 .Sh SEE ALSO
 358 .Xr condvar 9 ,
 359 .Xr runqueue 9 ,
 360 .Xr scheduler 9 ,
 361 .Xr sleep 9