sys/kern/subr_turnstile.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1998 Berkeley Software Design, Inc. All rights reserved.
   3  *
   4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5  * modification, are permitted provided that the following conditions
   6  * are met:
   7  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   8  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
   9  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  11  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  12  * 3. Berkeley Software Design Inc's name may not be used to endorse or
  13  *    promote products derived from this software without specific prior
  14  *    written permission.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY BERKELEY SOFTWARE DESIGN INC ``AS IS'' AND
  17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL BERKELEY SOFTWARE DESIGN INC BE LIABLE
  20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  26  * SUCH DAMAGE.
  27  *
  28  *      from BSDI $Id: mutex_witness.c,v 1.1.2.20 2000/04/27 03:10:27 cp Exp $
  29  *      and BSDI $Id: synch_machdep.c,v 2.3.2.39 2000/04/27 03:10:25 cp Exp $
  30  */
  31
  32 /*
  33  * Implementation of turnstiles used to hold queue of threads blocked on
  34  * non-sleepable locks.  Sleepable locks use condition variables to
  35  * implement their queues.  Turnstiles differ from a sleep queue in that
  36  * turnstile queue's are assigned to a lock held by an owning thread.  Thus,
  37  * when one thread is enqueued onto a turnstile, it can lend its priority
  38  * to the owning thread.
  39  *
  40  * We wish to avoid bloating locks with an embedded turnstile and we do not
  41  * want to use back-pointers in the locks for the same reason.  Thus, we
  42  * use a similar approach to that of Solaris 7 as described in Solaris
  43  * Internals by Jim Mauro and Richard McDougall.  Turnstiles are looked up
  44  * in a hash table based on the address of the lock.  Each entry in the
  45  * hash table is a linked-lists of turnstiles and is called a turnstile
  46  * chain.  Each chain contains a spin mutex that protects all of the
  47  * turnstiles in the chain.
  48  *
  49  * Each time a thread is created, a turnstile is allocated from a UMA zone
  50  * and attached to that thread.  When a thread blocks on a lock, if it is the
  51  * first thread to block, it lends its turnstile to the lock.  If the lock
  52  * already has a turnstile, then it gives its turnstile to the lock's
  53  * turnstile's free list.  When a thread is woken up, it takes a turnstile from
  54  * the free list if there are any other waiters.  If it is the only thread
  55  * blocked on the lock, then it reclaims the turnstile associated with the lock
  56  * and removes it from the hash table.
  57  */
  58
  59 #include <sys/cdefs.h>
  60 __FBSDID("$FreeBSD$");
  61
  62 #include "opt_ddb.h"
  63 #include "opt_turnstile_profiling.h"
  64 #include "opt_sched.h"
  65
  66 #include <sys/param.h>
  67 #include <sys/systm.h>
  68 #include <sys/kernel.h>
  69 #include <sys/ktr.h>
  70 #include <sys/lock.h>
  71 #include <sys/mutex.h>
  72 #include <sys/proc.h>
  73 #include <sys/queue.h>
  74 #include <sys/sched.h>
  75 #include <sys/sysctl.h>
  76 #include <sys/turnstile.h>
  77
  78 #include <vm/uma.h>
  79
  80 #ifdef DDB
  81 #include <sys/kdb.h>
  82 #include <ddb/ddb.h>
  83 #include <sys/lockmgr.h>
  84 #include <sys/sx.h>
  85 #endif
  86
  87 /*
  88  * Constants for the hash table of turnstile chains.  TC_SHIFT is a magic
  89  * number chosen because the sleep queue's use the same value for the
  90  * shift.  Basically, we ignore the lower 8 bits of the address.
  91  * TC_TABLESIZE must be a power of two for TC_MASK to work properly.
  92  */
  93 #define TC_TABLESIZE    128                     /* Must be power of 2. */
  94 #define TC_MASK         (TC_TABLESIZE - 1)
  95 #define TC_SHIFT        8
  96 #define TC_HASH(lock)   (((uintptr_t)(lock) >> TC_SHIFT) & TC_MASK)
  97 #define TC_LOOKUP(lock) &turnstile_chains[TC_HASH(lock)]
  98
  99 /*
 100  * There are three different lists of turnstiles as follows.  The list
 101  * connected by ts_link entries is a per-thread list of all the turnstiles
 102  * attached to locks that we own.  This is used to fixup our priority when
 103  * a lock is released.  The other two lists use the ts_hash entries.  The
 104  * first of these two is the turnstile chain list that a turnstile is on
 105  * when it is attached to a lock.  The second list to use ts_hash is the
 106  * free list hung off of a turnstile that is attached to a lock.
 107  *
 108  * Each turnstile contains three lists of threads.  The two ts_blocked lists
 109  * are linked list of threads blocked on the turnstile's lock.  One list is
 110  * for exclusive waiters, and the other is for shared waiters.  The
 111  * ts_pending list is a linked list of threads previously awakened by
 112  * turnstile_signal() or turnstile_wait() that are waiting to be put on
 113  * the run queue.
 114  *
 115  * Locking key:
 116  *  c - turnstile chain lock
 117  *  q - td_contested lock
 118  */
 119 struct turnstile {
 120         struct mtx ts_lock;                     /* Spin lock for self. */
 121         struct threadqueue ts_blocked[2];       /* (c + q) Blocked threads. */
 122         struct threadqueue ts_pending;          /* (c) Pending threads. */
 123         LIST_ENTRY(turnstile) ts_hash;          /* (c) Chain and free list. */
 124         LIST_ENTRY(turnstile) ts_link;          /* (q) Contested locks. */
 125         LIST_HEAD(, turnstile) ts_free;         /* (c) Free turnstiles. */
 126         struct lock_object *ts_lockobj;         /* (c) Lock we reference. */
 127         struct thread *ts_owner;                /* (c + q) Who owns the lock. */
 128 };
 129
 130 struct turnstile_chain {
 131         LIST_HEAD(, turnstile) tc_turnstiles;   /* List of turnstiles. */
 132         struct mtx tc_lock;                     /* Spin lock for this chain. */
 133 #ifdef TURNSTILE_PROFILING
 134         u_int   tc_depth;                       /* Length of tc_queues. */
 135         u_int   tc_max_depth;                   /* Max length of tc_queues. */
 136 #endif
 137 };
 138
 139 #ifdef TURNSTILE_PROFILING
 140 u_int turnstile_max_depth;
 141 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, turnstile, CTLFLAG_RD, 0, "turnstile profiling");
 142 SYSCTL_NODE(_debug_turnstile, OID_AUTO, chains, CTLFLAG_RD, 0,
 143     "turnstile chain stats");
 144 SYSCTL_UINT(_debug_turnstile, OID_AUTO, max_depth, CTLFLAG_RD,
 145     &turnstile_max_depth, 0, "maxmimum depth achieved of a single chain");
 146 #endif
 147 static struct mtx td_contested_lock;
 148 static struct turnstile_chain turnstile_chains[TC_TABLESIZE];
 149 static uma_zone_t turnstile_zone;
 150
 151 /*
 152  * Prototypes for non-exported routines.
 153  */
 154 static void     init_turnstile0(void *dummy);
 155 #ifdef TURNSTILE_PROFILING
 156 static void     init_turnstile_profiling(void *arg);
 157 #endif
 158 static void     propagate_priority(struct thread *td);
 159 static int      turnstile_adjust_thread(struct turnstile *ts,
 160                     struct thread *td);
 161 static struct thread *turnstile_first_waiter(struct turnstile *ts);
 162 static void     turnstile_setowner(struct turnstile *ts, struct thread *owner);
 163 #ifdef INVARIANTS
 164 static void     turnstile_dtor(void *mem, int size, void *arg);
 165 #endif
 166 static int      turnstile_init(void *mem, int size, int flags);
 167 static void     turnstile_fini(void *mem, int size);
 168
 169 /*
 170  * Walks the chain of turnstiles and their owners to propagate the priority
 171  * of the thread being blocked to all the threads holding locks that have to
 172  * release their locks before this thread can run again.
 173  */
 174 static void
 175 propagate_priority(struct thread *td)
 176 {
 177         struct turnstile *ts;
 178         int pri;
 179
 180         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 181         pri = td->td_priority;
 182         ts = td->td_blocked;
 183         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &ts->ts_lock);
 184         /*
 185          * Grab a recursive lock on this turnstile chain so it stays locked
 186          * for the whole operation.  The caller expects us to return with
 187          * the original lock held.  We only ever lock down the chain so
 188          * the lock order is constant.
 189          */
 190         mtx_lock_spin(&ts->ts_lock);
 191         for (;;) {
 192                 td = ts->ts_owner;
 193
 194                 if (td == NULL) {
 195                         /*
 196                          * This might be a read lock with no owner.  There's
 197                          * not much we can do, so just bail.
 198                          */
 199                         mtx_unlock_spin(&ts->ts_lock);
 200                         return;
 201                 }
 202
 203                 thread_lock_flags(td, MTX_DUPOK);
 204                 mtx_unlock_spin(&ts->ts_lock);
 205                 MPASS(td->td_proc != NULL);
 206                 MPASS(td->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 207
 208                 /*
 209                  * If the thread is asleep, then we are probably about
 210                  * to deadlock.  To make debugging this easier, just
 211                  * panic and tell the user which thread misbehaved so
 212                  * they can hopefully get a stack trace from the truly
 213                  * misbehaving thread.
 214                  */
 215                 if (TD_IS_SLEEPING(td)) {
 216                         printf(
 217                 "Sleeping thread (tid %d, pid %d) owns a non-sleepable lock\n",
 218                             td->td_tid, td->td_proc->p_pid);
 219 #ifdef DDB
 220                         db_trace_thread(td, -1);
 221 #endif
 222                         panic("sleeping thread");
 223                 }
 224
 225                 /*
 226                  * If this thread already has higher priority than the
 227                  * thread that is being blocked, we are finished.
 228                  */
 229                 if (td->td_priority <= pri) {
 230                         thread_unlock(td);
 231                         return;
 232                 }
 233
 234                 /*
 235                  * Bump this thread's priority.
 236                  */
 237                 sched_lend_prio(td, pri);
 238
 239                 /*
 240                  * If lock holder is actually running or on the run queue
 241                  * then we are done.
 242                  */
 243                 if (TD_IS_RUNNING(td) || TD_ON_RUNQ(td)) {
 244                         MPASS(td->td_blocked == NULL);
 245                         thread_unlock(td);
 246                         return;
 247                 }
 248
 249 #ifndef SMP
 250                 /*
 251                  * For UP, we check to see if td is curthread (this shouldn't
 252                  * ever happen however as it would mean we are in a deadlock.)
 253                  */
 254                 KASSERT(td != curthread, ("Deadlock detected"));
 255 #endif
 256
 257                 /*
 258                  * If we aren't blocked on a lock, we should be.
 259                  */
 260                 KASSERT(TD_ON_LOCK(td), (
 261                     "thread %d(%s):%d holds %s but isn't blocked on a lock\n",
 262                     td->td_tid, td->td_name, td->td_state,
 263                     ts->ts_lockobj->lo_name));
 264
 265                 /*
 266                  * Pick up the lock that td is blocked on.
 267                  */
 268                 ts = td->td_blocked;
 269                 MPASS(ts != NULL);
 270                 THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &ts->ts_lock);
 271                 /* Resort td on the list if needed. */
 272                 if (!turnstile_adjust_thread(ts, td)) {
 273                         mtx_unlock_spin(&ts->ts_lock);
 274                         return;
 275                 }
 276                 /* The thread lock is released as ts lock above. */
 277         }
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Adjust the thread's position on a turnstile after its priority has been
 282  * changed.
 283  */
 284 static int
 285 turnstile_adjust_thread(struct turnstile *ts, struct thread *td)
 286 {
 287         struct thread *td1, *td2;
 288         int queue;
 289
 290         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
 291         MPASS(TD_ON_LOCK(td));
 292
 293         /*
 294          * This thread may not be blocked on this turnstile anymore
 295          * but instead might already be woken up on another CPU
 296          * that is waiting on the thread lock in turnstile_unpend() to
 297          * finish waking this thread up.  We can detect this case
 298          * by checking to see if this thread has been given a
 299          * turnstile by either turnstile_signal() or
 300          * turnstile_broadcast().  In this case, treat the thread as
 301          * if it was already running.
 302          */
 303         if (td->td_turnstile != NULL)
 304                 return (0);
 305
 306         /*
 307          * Check if the thread needs to be moved on the blocked chain.
 308          * It needs to be moved if either its priority is lower than
 309          * the previous thread or higher than the next thread.
 310          */
 311         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &ts->ts_lock);
 312         td1 = TAILQ_PREV(td, threadqueue, td_lockq);
 313         td2 = TAILQ_NEXT(td, td_lockq);
 314         if ((td1 != NULL && td->td_priority < td1->td_priority) ||
 315             (td2 != NULL && td->td_priority > td2->td_priority)) {
 316
 317                 /*
 318                  * Remove thread from blocked chain and determine where
 319                  * it should be moved to.
 320                  */
 321                 queue = td->td_tsqueue;
 322                 MPASS(queue == TS_EXCLUSIVE_QUEUE || queue == TS_SHARED_QUEUE);
 323                 mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 324                 TAILQ_REMOVE(&ts->ts_blocked[queue], td, td_lockq);
 325                 TAILQ_FOREACH(td1, &ts->ts_blocked[queue], td_lockq) {
 326                         MPASS(td1->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 327                         if (td1->td_priority > td->td_priority)
 328                                 break;
 329                 }
 330
 331                 if (td1 == NULL)
 332                         TAILQ_INSERT_TAIL(&ts->ts_blocked[queue], td, td_lockq);
 333                 else
 334                         TAILQ_INSERT_BEFORE(td1, td, td_lockq);
 335                 mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 336                 if (td1 == NULL)
 337                         CTR3(KTR_LOCK,
 338                     "turnstile_adjust_thread: td %d put at tail on [%p] %s",
 339                             td->td_tid, ts->ts_lockobj, ts->ts_lockobj->lo_name);
 340                 else
 341                         CTR4(KTR_LOCK,
 342                     "turnstile_adjust_thread: td %d moved before %d on [%p] %s",
 343                             td->td_tid, td1->td_tid, ts->ts_lockobj,
 344                             ts->ts_lockobj->lo_name);
 345         }
 346         return (1);
 347 }
 348
 349 /*
 350  * Early initialization of turnstiles.  This is not done via a SYSINIT()
 351  * since this needs to be initialized very early when mutexes are first
 352  * initialized.
 353  */
 354 void
 355 init_turnstiles(void)
 356 {
 357         int i;
 358
 359         for (i = 0; i < TC_TABLESIZE; i++) {
 360                 LIST_INIT(&turnstile_chains[i].tc_turnstiles);
 361                 mtx_init(&turnstile_chains[i].tc_lock, "turnstile chain",
 362                     NULL, MTX_SPIN);
 363         }
 364         mtx_init(&td_contested_lock, "td_contested", NULL, MTX_SPIN);
 365         LIST_INIT(&thread0.td_contested);
 366         thread0.td_turnstile = NULL;
 367 }
 368
 369 #ifdef TURNSTILE_PROFILING
 370 static void
 371 init_turnstile_profiling(void *arg)
 372 {
 373         struct sysctl_oid *chain_oid;
 374         char chain_name[10];
 375         int i;
 376
 377         for (i = 0; i < TC_TABLESIZE; i++) {
 378                 snprintf(chain_name, sizeof(chain_name), "%d", i);
 379                 chain_oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL,
 380                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_debug_turnstile_chains), OID_AUTO,
 381                     chain_name, CTLFLAG_RD, NULL, "turnstile chain stats");
 382                 SYSCTL_ADD_UINT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
 383                     "depth", CTLFLAG_RD, &turnstile_chains[i].tc_depth, 0,
 384                     NULL);
 385                 SYSCTL_ADD_UINT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
 386                     "max_depth", CTLFLAG_RD, &turnstile_chains[i].tc_max_depth,
 387                     0, NULL);
 388         }
 389 }
 390 SYSINIT(turnstile_profiling, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY,
 391     init_turnstile_profiling, NULL);
 392 #endif
 393
 394 static void
 395 init_turnstile0(void *dummy)
 396 {
 397
 398         turnstile_zone = uma_zcreate("TURNSTILE", sizeof(struct turnstile),
 399             NULL,
 400 #ifdef INVARIANTS
 401             turnstile_dtor,
 402 #else
 403             NULL,
 404 #endif
 405             turnstile_init, turnstile_fini, UMA_ALIGN_CACHE, UMA_ZONE_NOFREE);
 406         thread0.td_turnstile = turnstile_alloc();
 407 }
 408 SYSINIT(turnstile0, SI_SUB_LOCK, SI_ORDER_ANY, init_turnstile0, NULL);
 409
 410 /*
 411  * Update a thread on the turnstile list after it's priority has been changed.
 412  * The old priority is passed in as an argument.
 413  */
 414 void
 415 turnstile_adjust(struct thread *td, u_char oldpri)
 416 {
 417         struct turnstile *ts;
 418
 419         MPASS(TD_ON_LOCK(td));
 420
 421         /*
 422          * Pick up the lock that td is blocked on.
 423          */
 424         ts = td->td_blocked;
 425         MPASS(ts != NULL);
 426         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &ts->ts_lock);
 427         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 428
 429         /* Resort the turnstile on the list. */
 430         if (!turnstile_adjust_thread(ts, td))
 431                 return;
 432         /*
 433          * If our priority was lowered and we are at the head of the
 434          * turnstile, then propagate our new priority up the chain.
 435          * Note that we currently don't try to revoke lent priorities
 436          * when our priority goes up.
 437          */
 438         MPASS(td->td_tsqueue == TS_EXCLUSIVE_QUEUE ||
 439             td->td_tsqueue == TS_SHARED_QUEUE);
 440         if (td == TAILQ_FIRST(&ts->ts_blocked[td->td_tsqueue]) &&
 441             td->td_priority < oldpri) {
 442                 propagate_priority(td);
 443         }
 444 }
 445
 446 /*
 447  * Set the owner of the lock this turnstile is attached to.
 448  */
 449 static void
 450 turnstile_setowner(struct turnstile *ts, struct thread *owner)
 451 {
 452
 453         mtx_assert(&td_contested_lock, MA_OWNED);
 454         MPASS(ts->ts_owner == NULL);
 455
 456         /* A shared lock might not have an owner. */
 457         if (owner == NULL)
 458                 return;
 459
 460         MPASS(owner->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 461         ts->ts_owner = owner;
 462         LIST_INSERT_HEAD(&owner->td_contested, ts, ts_link);
 463 }
 464
 465 #ifdef INVARIANTS
 466 /*
 467  * UMA zone item deallocator.
 468  */
 469 static void
 470 turnstile_dtor(void *mem, int size, void *arg)
 471 {
 472         struct turnstile *ts;
 473
 474         ts = mem;
 475         MPASS(TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE]));
 476         MPASS(TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE]));
 477         MPASS(TAILQ_EMPTY(&ts->ts_pending));
 478 }
 479 #endif
 480
 481 /*
 482  * UMA zone item initializer.
 483  */
 484 static int
 485 turnstile_init(void *mem, int size, int flags)
 486 {
 487         struct turnstile *ts;
 488
 489         bzero(mem, size);
 490         ts = mem;
 491         TAILQ_INIT(&ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE]);
 492         TAILQ_INIT(&ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE]);
 493         TAILQ_INIT(&ts->ts_pending);
 494         LIST_INIT(&ts->ts_free);
 495         mtx_init(&ts->ts_lock, "turnstile lock", NULL, MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
 496         return (0);
 497 }
 498
 499 static void
 500 turnstile_fini(void *mem, int size)
 501 {
 502         struct turnstile *ts;
 503
 504         ts = mem;
 505         mtx_destroy(&ts->ts_lock);
 506 }
 507
 508 /*
 509  * Get a turnstile for a new thread.
 510  */
 511 struct turnstile *
 512 turnstile_alloc(void)
 513 {
 514
 515         return (uma_zalloc(turnstile_zone, M_WAITOK));
 516 }
 517
 518 /*
 519  * Free a turnstile when a thread is destroyed.
 520  */
 521 void
 522 turnstile_free(struct turnstile *ts)
 523 {
 524
 525         uma_zfree(turnstile_zone, ts);
 526 }
 527
 528 /*
 529  * Lock the turnstile chain associated with the specified lock.
 530  */
 531 void
 532 turnstile_chain_lock(struct lock_object *lock)
 533 {
 534         struct turnstile_chain *tc;
 535
 536         tc = TC_LOOKUP(lock);
 537         mtx_lock_spin(&tc->tc_lock);
 538 }
 539
 540 struct turnstile *
 541 turnstile_trywait(struct lock_object *lock)
 542 {
 543         struct turnstile_chain *tc;
 544         struct turnstile *ts;
 545
 546         tc = TC_LOOKUP(lock);
 547         mtx_lock_spin(&tc->tc_lock);
 548         LIST_FOREACH(ts, &tc->tc_turnstiles, ts_hash)
 549                 if (ts->ts_lockobj == lock) {
 550                         mtx_lock_spin(&ts->ts_lock);
 551                         return (ts);
 552                 }
 553
 554         ts = curthread->td_turnstile;
 555         MPASS(ts != NULL);
 556         mtx_lock_spin(&ts->ts_lock);
 557         KASSERT(ts->ts_lockobj == NULL, ("stale ts_lockobj pointer"));
 558         ts->ts_lockobj = lock;
 559
 560         return (ts);
 561 }
 562
 563 void
 564 turnstile_cancel(struct turnstile *ts)
 565 {
 566         struct turnstile_chain *tc;
 567         struct lock_object *lock;
 568
 569         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 570
 571         mtx_unlock_spin(&ts->ts_lock);
 572         lock = ts->ts_lockobj;
 573         if (ts == curthread->td_turnstile)
 574                 ts->ts_lockobj = NULL;
 575         tc = TC_LOOKUP(lock);
 576         mtx_unlock_spin(&tc->tc_lock);
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Look up the turnstile for a lock in the hash table locking the associated
 581  * turnstile chain along the way.  If no turnstile is found in the hash
 582  * table, NULL is returned.
 583  */
 584 struct turnstile *
 585 turnstile_lookup(struct lock_object *lock)
 586 {
 587         struct turnstile_chain *tc;
 588         struct turnstile *ts;
 589
 590         tc = TC_LOOKUP(lock);
 591         mtx_assert(&tc->tc_lock, MA_OWNED);
 592         LIST_FOREACH(ts, &tc->tc_turnstiles, ts_hash)
 593                 if (ts->ts_lockobj == lock) {
 594                         mtx_lock_spin(&ts->ts_lock);
 595                         return (ts);
 596                 }
 597         return (NULL);
 598 }
 599
 600 /*
 601  * Unlock the turnstile chain associated with a given lock.
 602  */
 603 void
 604 turnstile_chain_unlock(struct lock_object *lock)
 605 {
 606         struct turnstile_chain *tc;
 607
 608         tc = TC_LOOKUP(lock);
 609         mtx_unlock_spin(&tc->tc_lock);
 610 }
 611
 612 /*
 613  * Return a pointer to the thread waiting on this turnstile with the
 614  * most important priority or NULL if the turnstile has no waiters.
 615  */
 616 static struct thread *
 617 turnstile_first_waiter(struct turnstile *ts)
 618 {
 619         struct thread *std, *xtd;
 620
 621         std = TAILQ_FIRST(&ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE]);
 622         xtd = TAILQ_FIRST(&ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE]);
 623         if (xtd == NULL || (std != NULL && std->td_priority < xtd->td_priority))
 624                 return (std);
 625         return (xtd);
 626 }
 627
 628 /*
 629  * Take ownership of a turnstile and adjust the priority of the new
 630  * owner appropriately.
 631  */
 632 void
 633 turnstile_claim(struct turnstile *ts)
 634 {
 635         struct thread *td, *owner;
 636         struct turnstile_chain *tc;
 637
 638         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 639         MPASS(ts != curthread->td_turnstile);
 640
 641         owner = curthread;
 642         mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 643         turnstile_setowner(ts, owner);
 644         mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 645
 646         td = turnstile_first_waiter(ts);
 647         MPASS(td != NULL);
 648         MPASS(td->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 649         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &ts->ts_lock);
 650
 651         /*
 652          * Update the priority of the new owner if needed.
 653          */
 654         thread_lock(owner);
 655         if (td->td_priority < owner->td_priority)
 656                 sched_lend_prio(owner, td->td_priority);
 657         thread_unlock(owner);
 658         tc = TC_LOOKUP(ts->ts_lockobj);
 659         mtx_unlock_spin(&ts->ts_lock);
 660         mtx_unlock_spin(&tc->tc_lock);
 661 }
 662
 663 /*
 664  * Block the current thread on the turnstile assicated with 'lock'.  This
 665  * function will context switch and not return until this thread has been
 666  * woken back up.  This function must be called with the appropriate
 667  * turnstile chain locked and will return with it unlocked.
 668  */
 669 void
 670 turnstile_wait(struct turnstile *ts, struct thread *owner, int queue)
 671 {
 672         struct turnstile_chain *tc;
 673         struct thread *td, *td1;
 674         struct lock_object *lock;
 675
 676         td = curthread;
 677         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 678         if (owner)
 679                 MPASS(owner->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 680         MPASS(queue == TS_SHARED_QUEUE || queue == TS_EXCLUSIVE_QUEUE);
 681
 682         /*
 683          * If the lock does not already have a turnstile, use this thread's
 684          * turnstile.  Otherwise insert the current thread into the
 685          * turnstile already in use by this lock.
 686          */
 687         tc = TC_LOOKUP(ts->ts_lockobj);
 688         if (ts == td->td_turnstile) {
 689         mtx_assert(&tc->tc_lock, MA_OWNED);
 690 #ifdef TURNSTILE_PROFILING
 691                 tc->tc_depth++;
 692                 if (tc->tc_depth > tc->tc_max_depth) {
 693                         tc->tc_max_depth = tc->tc_depth;
 694                         if (tc->tc_max_depth > turnstile_max_depth)
 695                                 turnstile_max_depth = tc->tc_max_depth;
 696                 }
 697 #endif
 698                 tc = TC_LOOKUP(ts->ts_lockobj);
 699                 LIST_INSERT_HEAD(&tc->tc_turnstiles, ts, ts_hash);
 700                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&ts->ts_pending),
 701                     ("thread's turnstile has pending threads"));
 702                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE]),
 703                     ("thread's turnstile has exclusive waiters"));
 704                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE]),
 705                     ("thread's turnstile has shared waiters"));
 706                 KASSERT(LIST_EMPTY(&ts->ts_free),
 707                     ("thread's turnstile has a non-empty free list"));
 708                 MPASS(ts->ts_lockobj != NULL);
 709                 mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 710                 TAILQ_INSERT_TAIL(&ts->ts_blocked[queue], td, td_lockq);
 711                 turnstile_setowner(ts, owner);
 712                 mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 713         } else {
 714                 TAILQ_FOREACH(td1, &ts->ts_blocked[queue], td_lockq)
 715                         if (td1->td_priority > td->td_priority)
 716                                 break;
 717                 mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 718                 if (td1 != NULL)
 719                         TAILQ_INSERT_BEFORE(td1, td, td_lockq);
 720                 else
 721                         TAILQ_INSERT_TAIL(&ts->ts_blocked[queue], td, td_lockq);
 722                 MPASS(owner == ts->ts_owner);
 723                 mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 724                 MPASS(td->td_turnstile != NULL);
 725                 LIST_INSERT_HEAD(&ts->ts_free, td->td_turnstile, ts_hash);
 726         }
 727         thread_lock(td);
 728         thread_lock_set(td, &ts->ts_lock);
 729         td->td_turnstile = NULL;
 730
 731         /* Save who we are blocked on and switch. */
 732         lock = ts->ts_lockobj;
 733         td->td_tsqueue = queue;
 734         td->td_blocked = ts;
 735         td->td_lockname = lock->lo_name;
 736         td->td_blktick = ticks;
 737         TD_SET_LOCK(td);
 738         mtx_unlock_spin(&tc->tc_lock);
 739         propagate_priority(td);
 740
 741         if (LOCK_LOG_TEST(lock, 0))
 742                 CTR4(KTR_LOCK, "%s: td %d blocked on [%p] %s", __func__,
 743                     td->td_tid, lock, lock->lo_name);
 744
 745         THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &ts->ts_lock);
 746         mi_switch(SW_VOL | SWT_TURNSTILE, NULL);
 747
 748         if (LOCK_LOG_TEST(lock, 0))
 749                 CTR4(KTR_LOCK, "%s: td %d free from blocked on [%p] %s",
 750                     __func__, td->td_tid, lock, lock->lo_name);
 751         thread_unlock(td);
 752 }
 753
 754 /*
 755  * Pick the highest priority thread on this turnstile and put it on the
 756  * pending list.  This must be called with the turnstile chain locked.
 757  */
 758 int
 759 turnstile_signal(struct turnstile *ts, int queue)
 760 {
 761         struct turnstile_chain *tc;
 762         struct thread *td;
 763         int empty;
 764
 765         MPASS(ts != NULL);
 766         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 767         MPASS(curthread->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 768         MPASS(ts->ts_owner == curthread || ts->ts_owner == NULL);
 769         MPASS(queue == TS_SHARED_QUEUE || queue == TS_EXCLUSIVE_QUEUE);
 770
 771         /*
 772          * Pick the highest priority thread blocked on this lock and
 773          * move it to the pending list.
 774          */
 775         td = TAILQ_FIRST(&ts->ts_blocked[queue]);
 776         MPASS(td->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 777         mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 778         TAILQ_REMOVE(&ts->ts_blocked[queue], td, td_lockq);
 779         mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 780         TAILQ_INSERT_TAIL(&ts->ts_pending, td, td_lockq);
 781
 782         /*
 783          * If the turnstile is now empty, remove it from its chain and
 784          * give it to the about-to-be-woken thread.  Otherwise take a
 785          * turnstile from the free list and give it to the thread.
 786          */
 787         empty = TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE]) &&
 788             TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE]);
 789         if (empty) {
 790                 tc = TC_LOOKUP(ts->ts_lockobj);
 791                 mtx_assert(&tc->tc_lock, MA_OWNED);
 792                 MPASS(LIST_EMPTY(&ts->ts_free));
 793 #ifdef TURNSTILE_PROFILING
 794                 tc->tc_depth--;
 795 #endif
 796         } else
 797                 ts = LIST_FIRST(&ts->ts_free);
 798         MPASS(ts != NULL);
 799         LIST_REMOVE(ts, ts_hash);
 800         td->td_turnstile = ts;
 801
 802         return (empty);
 803 }
 804
 805 /*
 806  * Put all blocked threads on the pending list.  This must be called with
 807  * the turnstile chain locked.
 808  */
 809 void
 810 turnstile_broadcast(struct turnstile *ts, int queue)
 811 {
 812         struct turnstile_chain *tc;
 813         struct turnstile *ts1;
 814         struct thread *td;
 815
 816         MPASS(ts != NULL);
 817         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 818         MPASS(curthread->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 819         MPASS(ts->ts_owner == curthread || ts->ts_owner == NULL);
 820         /*
 821          * We must have the chain locked so that we can remove the empty
 822          * turnstile from the hash queue.
 823          */
 824         tc = TC_LOOKUP(ts->ts_lockobj);
 825         mtx_assert(&tc->tc_lock, MA_OWNED);
 826         MPASS(queue == TS_SHARED_QUEUE || queue == TS_EXCLUSIVE_QUEUE);
 827
 828         /*
 829          * Transfer the blocked list to the pending list.
 830          */
 831         mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 832         TAILQ_CONCAT(&ts->ts_pending, &ts->ts_blocked[queue], td_lockq);
 833         mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 834
 835         /*
 836          * Give a turnstile to each thread.  The last thread gets
 837          * this turnstile if the turnstile is empty.
 838          */
 839         TAILQ_FOREACH(td, &ts->ts_pending, td_lockq) {
 840                 if (LIST_EMPTY(&ts->ts_free)) {
 841                         MPASS(TAILQ_NEXT(td, td_lockq) == NULL);
 842                         ts1 = ts;
 843 #ifdef TURNSTILE_PROFILING
 844                         tc->tc_depth--;
 845 #endif
 846                 } else
 847                         ts1 = LIST_FIRST(&ts->ts_free);
 848                 MPASS(ts1 != NULL);
 849                 LIST_REMOVE(ts1, ts_hash);
 850                 td->td_turnstile = ts1;
 851         }
 852 }
 853
 854 /*
 855  * Wakeup all threads on the pending list and adjust the priority of the
 856  * current thread appropriately.  This must be called with the turnstile
 857  * chain locked.
 858  */
 859 void
 860 turnstile_unpend(struct turnstile *ts, int owner_type)
 861 {
 862         TAILQ_HEAD( ,thread) pending_threads;
 863         struct turnstile *nts;
 864         struct thread *td;
 865         u_char cp, pri;
 866
 867         MPASS(ts != NULL);
 868         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 869         MPASS(ts->ts_owner == curthread || ts->ts_owner == NULL);
 870         MPASS(!TAILQ_EMPTY(&ts->ts_pending));
 871
 872         /*
 873          * Move the list of pending threads out of the turnstile and
 874          * into a local variable.
 875          */
 876         TAILQ_INIT(&pending_threads);
 877         TAILQ_CONCAT(&pending_threads, &ts->ts_pending, td_lockq);
 878 #ifdef INVARIANTS
 879         if (TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE]) &&
 880             TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE]))
 881                 ts->ts_lockobj = NULL;
 882 #endif
 883         /*
 884          * Adjust the priority of curthread based on other contested
 885          * locks it owns.  Don't lower the priority below the base
 886          * priority however.
 887          */
 888         td = curthread;
 889         pri = PRI_MAX;
 890         thread_lock(td);
 891         mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 892         /*
 893          * Remove the turnstile from this thread's list of contested locks
 894          * since this thread doesn't own it anymore.  New threads will
 895          * not be blocking on the turnstile until it is claimed by a new
 896          * owner.  There might not be a current owner if this is a shared
 897          * lock.
 898          */
 899         if (ts->ts_owner != NULL) {
 900                 ts->ts_owner = NULL;
 901                 LIST_REMOVE(ts, ts_link);
 902         }
 903         LIST_FOREACH(nts, &td->td_contested, ts_link) {
 904                 cp = turnstile_first_waiter(nts)->td_priority;
 905                 if (cp < pri)
 906                         pri = cp;
 907         }
 908         mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 909         sched_unlend_prio(td, pri);
 910         thread_unlock(td);
 911         /*
 912          * Wake up all the pending threads.  If a thread is not blocked
 913          * on a lock, then it is currently executing on another CPU in
 914          * turnstile_wait() or sitting on a run queue waiting to resume
 915          * in turnstile_wait().  Set a flag to force it to try to acquire
 916          * the lock again instead of blocking.
 917          */
 918         while (!TAILQ_EMPTY(&pending_threads)) {
 919                 td = TAILQ_FIRST(&pending_threads);
 920                 TAILQ_REMOVE(&pending_threads, td, td_lockq);
 921                 thread_lock(td);
 922                 THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &ts->ts_lock);
 923                 MPASS(td->td_proc->p_magic == P_MAGIC);
 924                 MPASS(TD_ON_LOCK(td));
 925                 TD_CLR_LOCK(td);
 926                 MPASS(TD_CAN_RUN(td));
 927                 td->td_blocked = NULL;
 928                 td->td_lockname = NULL;
 929                 td->td_blktick = 0;
 930 #ifdef INVARIANTS
 931                 td->td_tsqueue = 0xff;
 932 #endif
 933                 sched_add(td, SRQ_BORING);
 934                 thread_unlock(td);
 935         }
 936         mtx_unlock_spin(&ts->ts_lock);
 937 }
 938
 939 /*
 940  * Give up ownership of a turnstile.  This must be called with the
 941  * turnstile chain locked.
 942  */
 943 void
 944 turnstile_disown(struct turnstile *ts)
 945 {
 946         struct thread *td;
 947         u_char cp, pri;
 948
 949         MPASS(ts != NULL);
 950         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 951         MPASS(ts->ts_owner == curthread);
 952         MPASS(TAILQ_EMPTY(&ts->ts_pending));
 953         MPASS(!TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE]) ||
 954             !TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE]));
 955
 956         /*
 957          * Remove the turnstile from this thread's list of contested locks
 958          * since this thread doesn't own it anymore.  New threads will
 959          * not be blocking on the turnstile until it is claimed by a new
 960          * owner.
 961          */
 962         mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 963         ts->ts_owner = NULL;
 964         LIST_REMOVE(ts, ts_link);
 965         mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 966
 967         /*
 968          * Adjust the priority of curthread based on other contested
 969          * locks it owns.  Don't lower the priority below the base
 970          * priority however.
 971          */
 972         td = curthread;
 973         pri = PRI_MAX;
 974         thread_lock(td);
 975         mtx_unlock_spin(&ts->ts_lock);
 976         mtx_lock_spin(&td_contested_lock);
 977         LIST_FOREACH(ts, &td->td_contested, ts_link) {
 978                 cp = turnstile_first_waiter(ts)->td_priority;
 979                 if (cp < pri)
 980                         pri = cp;
 981         }
 982         mtx_unlock_spin(&td_contested_lock);
 983         sched_unlend_prio(td, pri);
 984         thread_unlock(td);
 985 }
 986
 987 /*
 988  * Return the first thread in a turnstile.
 989  */
 990 struct thread *
 991 turnstile_head(struct turnstile *ts, int queue)
 992 {
 993 #ifdef INVARIANTS
 994
 995         MPASS(ts != NULL);
 996         MPASS(queue == TS_SHARED_QUEUE || queue == TS_EXCLUSIVE_QUEUE);
 997         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
 998 #endif
 999         return (TAILQ_FIRST(&ts->ts_blocked[queue]));
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Returns true if a sub-queue of a turnstile is empty.
1004  */
1005 int
1006 turnstile_empty(struct turnstile *ts, int queue)
1007 {
1008 #ifdef INVARIANTS
1009
1010         MPASS(ts != NULL);
1011         MPASS(queue == TS_SHARED_QUEUE || queue == TS_EXCLUSIVE_QUEUE);
1012         mtx_assert(&ts->ts_lock, MA_OWNED);
1013 #endif
1014         return (TAILQ_EMPTY(&ts->ts_blocked[queue]));
1015 }
1016
1017 #ifdef DDB
1018 static void
1019 print_thread(struct thread *td, const char *prefix)
1020 {
1021
1022         db_printf("%s%p (tid %d, pid %d, \"%s\")\n", prefix, td, td->td_tid,
1023             td->td_proc->p_pid, td->td_name[0] != '\0' ? td->td_name :
1024             td->td_name);
1025 }
1026
1027 static void
1028 print_queue(struct threadqueue *queue, const char *header, const char *prefix)
1029 {
1030         struct thread *td;
1031
1032         db_printf("%s:\n", header);
1033         if (TAILQ_EMPTY(queue)) {
1034                 db_printf("%sempty\n", prefix);
1035                 return;
1036         }
1037         TAILQ_FOREACH(td, queue, td_lockq) {
1038                 print_thread(td, prefix);
1039         }
1040 }
1041
1042 DB_SHOW_COMMAND(turnstile, db_show_turnstile)
1043 {
1044         struct turnstile_chain *tc;
1045         struct turnstile *ts;
1046         struct lock_object *lock;
1047         int i;
1048
1049         if (!have_addr)
1050                 return;
1051
1052         /*
1053          * First, see if there is an active turnstile for the lock indicated
1054          * by the address.
1055          */
1056         lock = (struct lock_object *)addr;
1057         tc = TC_LOOKUP(lock);
1058         LIST_FOREACH(ts, &tc->tc_turnstiles, ts_hash)
1059                 if (ts->ts_lockobj == lock)
1060                         goto found;
1061
1062         /*
1063          * Second, see if there is an active turnstile at the address
1064          * indicated.
1065          */
1066         for (i = 0; i < TC_TABLESIZE; i++)
1067                 LIST_FOREACH(ts, &turnstile_chains[i].tc_turnstiles, ts_hash) {
1068                         if (ts == (struct turnstile *)addr)
1069                                 goto found;
1070                 }
1071
1072         db_printf("Unable to locate a turnstile via %p\n", (void *)addr);
1073         return;
1074 found:
1075         lock = ts->ts_lockobj;
1076         db_printf("Lock: %p - (%s) %s\n", lock, LOCK_CLASS(lock)->lc_name,
1077             lock->lo_name);
1078         if (ts->ts_owner)
1079                 print_thread(ts->ts_owner, "Lock Owner: ");
1080         else
1081                 db_printf("Lock Owner: none\n");
1082         print_queue(&ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE], "Shared Waiters", "\t");
1083         print_queue(&ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE], "Exclusive Waiters",
1084             "\t");
1085         print_queue(&ts->ts_pending, "Pending Threads", "\t");
1086
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Show all the threads a particular thread is waiting on based on
1091  * non-sleepable and non-spin locks.
1092  */
1093 static void
1094 print_lockchain(struct thread *td, const char *prefix)
1095 {
1096         struct lock_object *lock;
1097         struct lock_class *class;
1098         struct turnstile *ts;
1099
1100         /*
1101          * Follow the chain.  We keep walking as long as the thread is
1102          * blocked on a turnstile that has an owner.
1103          */
1104         while (!db_pager_quit) {
1105                 db_printf("%sthread %d (pid %d, %s) ", prefix, td->td_tid,
1106                     td->td_proc->p_pid, td->td_name[0] != '\0' ? td->td_name :
1107                     td->td_name);
1108                 switch (td->td_state) {
1109                 case TDS_INACTIVE:
1110                         db_printf("is inactive\n");
1111                         return;
1112                 case TDS_CAN_RUN:
1113                         db_printf("can run\n");
1114                         return;
1115                 case TDS_RUNQ:
1116                         db_printf("is on a run queue\n");
1117                         return;
1118                 case TDS_RUNNING:
1119                         db_printf("running on CPU %d\n", td->td_oncpu);
1120                         return;
1121                 case TDS_INHIBITED:
1122                         if (TD_ON_LOCK(td)) {
1123                                 ts = td->td_blocked;
1124                                 lock = ts->ts_lockobj;
1125                                 class = LOCK_CLASS(lock);
1126                                 db_printf("blocked on lock %p (%s) \"%s\"\n",
1127                                     lock, class->lc_name, lock->lo_name);
1128                                 if (ts->ts_owner == NULL)
1129                                         return;
1130                                 td = ts->ts_owner;
1131                                 break;
1132                         }
1133                         db_printf("inhibited\n");
1134                         return;
1135                 default:
1136                         db_printf("??? (%#x)\n", td->td_state);
1137                         return;
1138                 }
1139         }
1140 }
1141
1142 DB_SHOW_COMMAND(lockchain, db_show_lockchain)
1143 {
1144         struct thread *td;
1145
1146         /* Figure out which thread to start with. */
1147         if (have_addr)
1148                 td = db_lookup_thread(addr, TRUE);
1149         else
1150                 td = kdb_thread;
1151
1152         print_lockchain(td, "");
1153 }
1154
1155 DB_SHOW_ALL_COMMAND(chains, db_show_allchains)
1156 {
1157         struct thread *td;
1158         struct proc *p;
1159         int i;
1160
1161         i = 1;
1162         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
1163                 FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1164                         if (TD_ON_LOCK(td) && LIST_EMPTY(&td->td_contested)) {
1165                                 db_printf("chain %d:\n", i++);
1166                                 print_lockchain(td, " ");
1167                         }
1168                         if (db_pager_quit)
1169                                 return;
1170                 }
1171         }
1172 }
1173 DB_SHOW_ALIAS(allchains, db_show_allchains)
1174
1175 /*
1176  * Show all the threads a particular thread is waiting on based on
1177  * sleepable locks.
1178  */
1179 static void
1180 print_sleepchain(struct thread *td, const char *prefix)
1181 {
1182         struct thread *owner;
1183
1184         /*
1185          * Follow the chain.  We keep walking as long as the thread is
1186          * blocked on a sleep lock that has an owner.
1187          */
1188         while (!db_pager_quit) {
1189                 db_printf("%sthread %d (pid %d, %s) ", prefix, td->td_tid,
1190                     td->td_proc->p_pid, td->td_name[0] != '\0' ? td->td_name :
1191                     td->td_name);
1192                 switch (td->td_state) {
1193                 case TDS_INACTIVE:
1194                         db_printf("is inactive\n");
1195                         return;
1196                 case TDS_CAN_RUN:
1197                         db_printf("can run\n");
1198                         return;
1199                 case TDS_RUNQ:
1200                         db_printf("is on a run queue\n");
1201                         return;
1202                 case TDS_RUNNING:
1203                         db_printf("running on CPU %d\n", td->td_oncpu);
1204                         return;
1205                 case TDS_INHIBITED:
1206                         if (TD_ON_SLEEPQ(td)) {
1207                                 if (lockmgr_chain(td, &owner) ||
1208                                     sx_chain(td, &owner)) {
1209                                         if (owner == NULL)
1210                                                 return;
1211                                         td = owner;
1212                                         break;
1213                                 }
1214                                 db_printf("sleeping on %p \"%s\"\n",
1215                                     td->td_wchan, td->td_wmesg);
1216                                 return;
1217                         }
1218                         db_printf("inhibited\n");
1219                         return;
1220                 default:
1221                         db_printf("??? (%#x)\n", td->td_state);
1222                         return;
1223                 }
1224         }
1225 }
1226
1227 DB_SHOW_COMMAND(sleepchain, db_show_sleepchain)
1228 {
1229         struct thread *td;
1230
1231         /* Figure out which thread to start with. */
1232         if (have_addr)
1233                 td = db_lookup_thread(addr, TRUE);
1234         else
1235                 td = kdb_thread;
1236
1237         print_sleepchain(td, "");
1238 }
1239
1240 static void     print_waiters(struct turnstile *ts, int indent);
1241
1242 static void
1243 print_waiter(struct thread *td, int indent)
1244 {
1245         struct turnstile *ts;
1246         int i;
1247
1248         if (db_pager_quit)
1249                 return;
1250         for (i = 0; i < indent; i++)
1251                 db_printf(" ");
1252         print_thread(td, "thread ");
1253         LIST_FOREACH(ts, &td->td_contested, ts_link)
1254                 print_waiters(ts, indent + 1);
1255 }
1256
1257 static void
1258 print_waiters(struct turnstile *ts, int indent)
1259 {
1260         struct lock_object *lock;
1261         struct lock_class *class;
1262         struct thread *td;
1263         int i;
1264
1265         if (db_pager_quit)
1266                 return;
1267         lock = ts->ts_lockobj;
1268         class = LOCK_CLASS(lock);
1269         for (i = 0; i < indent; i++)
1270                 db_printf(" ");
1271         db_printf("lock %p (%s) \"%s\"\n", lock, class->lc_name, lock->lo_name);
1272         TAILQ_FOREACH(td, &ts->ts_blocked[TS_EXCLUSIVE_QUEUE], td_lockq)
1273                 print_waiter(td, indent + 1);
1274         TAILQ_FOREACH(td, &ts->ts_blocked[TS_SHARED_QUEUE], td_lockq)
1275                 print_waiter(td, indent + 1);
1276         TAILQ_FOREACH(td, &ts->ts_pending, td_lockq)
1277                 print_waiter(td, indent + 1);
1278 }
1279
1280 DB_SHOW_COMMAND(locktree, db_show_locktree)
1281 {
1282         struct lock_object *lock;
1283         struct lock_class *class;
1284         struct turnstile_chain *tc;
1285         struct turnstile *ts;
1286
1287         if (!have_addr)
1288                 return;
1289         lock = (struct lock_object *)addr;
1290         tc = TC_LOOKUP(lock);
1291         LIST_FOREACH(ts, &tc->tc_turnstiles, ts_hash)
1292                 if (ts->ts_lockobj == lock)
1293                         break;
1294         if (ts == NULL) {
1295                 class = LOCK_CLASS(lock);
1296                 db_printf("lock %p (%s) \"%s\"\n", lock, class->lc_name,
1297                     lock->lo_name);
1298         } else
1299                 print_waiters(ts, 0);
1300 }
1301 #endif