]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.2.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
MFC r216249
[FreeBSD/releng/8.2.git] / sys / kern / sched_ule.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2007, Jeffrey Roberson <jeff@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 unmodified, this list of conditions, and the following
10  *    disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
18  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
19  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
20  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
21  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
22  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
23  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
24  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 /*
28  * This file implements the ULE scheduler.  ULE supports independent CPU
29  * run queues and fine grain locking.  It has superior interactive
30  * performance under load even on uni-processor systems.
31  *
32  * etymology:
33  *   ULE is the last three letters in schedule.  It owes its name to a
34  * generic user created for a scheduling system by Paul Mikesell at
35  * Isilon Systems and a general lack of creativity on the part of the author.
36  */
37
38 #include <sys/cdefs.h>
39 __FBSDID("$FreeBSD$");
40
41 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
42 #include "opt_kdtrace.h"
43 #include "opt_sched.h"
44
45 #include <sys/param.h>
46 #include <sys/systm.h>
47 #include <sys/kdb.h>
48 #include <sys/kernel.h>
49 #include <sys/ktr.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/mutex.h>
52 #include <sys/proc.h>
53 #include <sys/resource.h>
54 #include <sys/resourcevar.h>
55 #include <sys/sched.h>
56 #include <sys/smp.h>
57 #include <sys/sx.h>
58 #include <sys/sysctl.h>
59 #include <sys/sysproto.h>
60 #include <sys/turnstile.h>
61 #include <sys/umtx.h>
62 #include <sys/vmmeter.h>
63 #include <sys/cpuset.h>
64 #include <sys/sbuf.h>
65 #ifdef KTRACE
66 #include <sys/uio.h>
67 #include <sys/ktrace.h>
68 #endif
69
70 #ifdef HWPMC_HOOKS
71 #include <sys/pmckern.h>
72 #endif
73
74 #ifdef KDTRACE_HOOKS
75 #include <sys/dtrace_bsd.h>
76 int                             dtrace_vtime_active;
77 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
78 #endif
79
80 #include <machine/cpu.h>
81 #include <machine/smp.h>
82
83 #if defined(__sparc64__)
84 #error "This architecture is not currently compatible with ULE"
85 #endif
86
87 #define KTR_ULE 0
88
89 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
90 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
91 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (PCPU_NAME_LEN + sizeof(" load"))
92
93 /*
94  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
95  * by the thread lock.
96  */
97 struct td_sched {       
98         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
99         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
100         u_char          ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
101         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
102         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
103         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
104         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
105         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
106         int             ts_incrtick;    /* Last tick that we incremented on */
107         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
108         int             ts_ticks;       /* Tick count */
109 #ifdef KTR
110         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
111 #endif
112 };
113 /* flags kept in ts_flags */
114 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
115 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
116
117 static struct td_sched td_sched0;
118
119 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
120 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
121     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
122
123 /*
124  * Cpu percentage computation macros and defines.
125  *
126  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
127  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
128  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
129  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
130  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
131  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
132  */
133 #define SCHED_TICK_SECS         10
134 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
135 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
136 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
137 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
138 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
139
140 /*
141  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
142  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
143  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
144  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
145  * or positive nice respectively.
146  *
147  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
148  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
149  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
150  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
151  */
152 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
153 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
154 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_TIMESHARE + SCHED_PRI_NHALF)
155 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_TIMESHARE - SCHED_PRI_NHALF)
156 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN)
157 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
158     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
159     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
160 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
161
162 /*
163  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
164  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
165  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
166  * models the intent of the thread.
167  *
168  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
169  *              before throttling back.
170  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
171  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
172  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
173  */
174 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
175 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
176 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
177 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
178 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
179
180 /*
181  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
182  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
183  *                      due to rounding would be unacceptably high.
184  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
185  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
186  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
187  */
188 static int sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
189 static int realstathz;
190 static int tickincr;
191 static int sched_slice = 1;
192 #ifdef PREEMPTION
193 #ifdef FULL_PREEMPTION
194 static int preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
195 #else
196 static int preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
197 #endif
198 #else 
199 static int preempt_thresh = 0;
200 #endif
201 static int static_boost = PRI_MIN_TIMESHARE;
202 static int sched_idlespins = 10000;
203 static int sched_idlespinthresh = 4;
204
205 /*
206  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
207  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
208  * locking in sched_pickcpu();
209  */
210 struct tdq {
211         /* Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch(). */
212         struct mtx      tdq_lock;               /* run queue lock. */
213         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
214         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
215         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
216         int             tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
217         short           tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
218         short           tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
219         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
220         u_char          tdq_ipipending;         /* IPI pending. */
221         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
222         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
223         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
224         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
225         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
226         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
227 #ifdef KTR
228         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
229 #endif
230 } __aligned(64);
231
232 /* Idle thread states and config. */
233 #define TDQ_RUNNING     1
234 #define TDQ_IDLE        2
235
236 #ifdef SMP
237 struct cpu_group *cpu_top;              /* CPU topology */
238
239 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
240 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
241
242 /*
243  * Run-time tunables.
244  */
245 static int rebalance = 1;
246 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
247 static int affinity;
248 static int steal_htt = 1;
249 static int steal_idle = 1;
250 static int steal_thresh = 2;
251
252 /*
253  * One thread queue per processor.
254  */
255 static struct tdq       tdq_cpu[MAXCPU];
256 static struct tdq       *balance_tdq;
257 static int balance_ticks;
258
259 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu[PCPU_GET(cpuid)])
260 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu[(x)])
261 #define TDQ_ID(x)       ((int)((x) - tdq_cpu))
262 #else   /* !SMP */
263 static struct tdq       tdq_cpu;
264
265 #define TDQ_ID(x)       (0)
266 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
267 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
268 #endif
269
270 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
271 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
272 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
273 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
274 #define TDQ_LOCKPTR(t)          (&(t)->tdq_lock)
275
276 static void sched_priority(struct thread *);
277 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
278 static int sched_interact_score(struct thread *);
279 static void sched_interact_update(struct thread *);
280 static void sched_interact_fork(struct thread *);
281 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *);
282
283 /* Operations on per processor queues */
284 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
285 static void tdq_setup(struct tdq *);
286 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
287 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
288 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
289 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
290 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
291 void tdq_print(int cpu);
292 static void runq_print(struct runq *rq);
293 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
294 #ifdef SMP
295 static int tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
296 static int tdq_idled(struct tdq *);
297 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
298 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
299 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
300 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
301 static void sched_balance(void);
302 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
303 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
304 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
305 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
306 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
307 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
308     struct cpu_group *cg, int indent);
309 #endif
310
311 static void sched_setup(void *dummy);
312 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
313
314 static void sched_initticks(void *dummy);
315 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
316     NULL);
317
318 /*
319  * Print the threads waiting on a run-queue.
320  */
321 static void
322 runq_print(struct runq *rq)
323 {
324         struct rqhead *rqh;
325         struct thread *td;
326         int pri;
327         int j;
328         int i;
329
330         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
331                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
332                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
333                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
334                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
335                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
336                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
337                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
338                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
339                                             td, td->td_name, td->td_priority,
340                                             td->td_rqindex, pri);
341                                 }
342                         }
343         }
344 }
345
346 /*
347  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
348  */
349 void
350 tdq_print(int cpu)
351 {
352         struct tdq *tdq;
353
354         tdq = TDQ_CPU(cpu);
355
356         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
357         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
358         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
359         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
360         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
361         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
362         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
363         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
364         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
365         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
366         printf("\trealtime runq:\n");
367         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
368         printf("\ttimeshare runq:\n");
369         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
370         printf("\tidle runq:\n");
371         runq_print(&tdq->tdq_idle);
372 }
373
374 static inline int
375 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
376 {
377         /*
378          * If the new priority is not better than the current priority there is
379          * nothing to do.
380          */
381         if (pri >= cpri)
382                 return (0);
383         /*
384          * Always preempt idle.
385          */
386         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
387                 return (1);
388         /*
389          * If preemption is disabled don't preempt others.
390          */
391         if (preempt_thresh == 0)
392                 return (0);
393         /*
394          * Preempt if we exceed the threshold.
395          */
396         if (pri <= preempt_thresh)
397                 return (1);
398         /*
399          * If we're realtime or better and there is timeshare or worse running
400          * preempt only remote processors.
401          */
402         if (remote && pri <= PRI_MAX_REALTIME && cpri > PRI_MAX_REALTIME)
403                 return (1);
404         return (0);
405 }
406
407 #define TS_RQ_PPQ       (((PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE) + 1) / RQ_NQS)
408 /*
409  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
410  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
411  * queue position for timeshare threads.
412  */
413 static __inline void
414 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
415 {
416         struct td_sched *ts;
417         u_char pri;
418
419         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
420         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
421
422         pri = td->td_priority;
423         ts = td->td_sched;
424         TD_SET_RUNQ(td);
425         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
426                 tdq->tdq_transferable++;
427                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
428         }
429         if (pri <= PRI_MAX_REALTIME) {
430                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
431         } else if (pri <= PRI_MAX_TIMESHARE) {
432                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
433                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_TIMESHARE && pri >= PRI_MIN_TIMESHARE,
434                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
435                 /*
436                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
437                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
438                  */
439                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
440                         pri = (pri - PRI_MIN_TIMESHARE) / TS_RQ_PPQ;
441                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
442                         /*
443                          * This effectively shortens the queue by one so we
444                          * can have a one slot difference between idx and
445                          * ridx while we wait for threads to drain.
446                          */
447                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
448                             pri == tdq->tdq_ridx)
449                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
450                 } else
451                         pri = tdq->tdq_ridx;
452                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
453                 return;
454         } else
455                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
456         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
457 }
458
459 /* 
460  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
461  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
462  * transferable count does not reflect them.
463  */
464 static __inline void
465 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
466 {
467         struct td_sched *ts;
468
469         ts = td->td_sched;
470         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
471         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
472             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
473         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
474                 tdq->tdq_transferable--;
475                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
476         }
477         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
478                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
479                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
480                 else
481                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
482         } else
483                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
484 }
485
486 /*
487  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
488  * for this thread to the referenced thread queue.
489  */
490 static void
491 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
492 {
493
494         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
495         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
496
497         tdq->tdq_load++;
498         if ((td->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
499                 tdq->tdq_sysload++;
500         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
501 }
502
503 /*
504  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
505  * exiting.
506  */
507 static void
508 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
509 {
510
511         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
512         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
513         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
514             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
515
516         tdq->tdq_load--;
517         if ((td->td_proc->p_flag & P_NOLOAD) == 0)
518                 tdq->tdq_sysload--;
519         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
520 }
521
522 /*
523  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
524  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
525  */
526 static void
527 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
528 {
529         struct thread *td;
530
531         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
532         if (ctd == NULL)
533                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
534         td = tdq_choose(tdq);
535         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
536                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
537         else
538                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
539 }
540
541 #ifdef SMP
542 struct cpu_search {
543         cpuset_t cs_mask;
544         u_int   cs_load;
545         u_int   cs_cpu;
546         int     cs_limit;       /* Min priority for low min load for high. */
547 };
548
549 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
550 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
551 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
552
553 #define CPUSET_FOREACH(cpu, mask)                               \
554         for ((cpu) = 0; (cpu) <= mp_maxid; (cpu)++)             \
555                 if ((mask) & 1 << (cpu))
556
557 static __inline int cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
558     struct cpu_search *high, const int match);
559 int cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low);
560 int cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high);
561 int cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
562     struct cpu_search *high);
563
564 /*
565  * This routine compares according to the match argument and should be
566  * reduced in actual instantiations via constant propagation and dead code
567  * elimination.
568  */ 
569 static __inline int
570 cpu_compare(int cpu, struct cpu_search *low, struct cpu_search *high,
571     const int match)
572 {
573         struct tdq *tdq;
574
575         tdq = TDQ_CPU(cpu);
576         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
577                 if (CPU_ISSET(cpu, &low->cs_mask) &&
578                     tdq->tdq_load < low->cs_load &&
579                     tdq->tdq_lowpri > low->cs_limit) {
580                         low->cs_cpu = cpu;
581                         low->cs_load = tdq->tdq_load;
582                 }
583         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
584                 if (CPU_ISSET(cpu, &high->cs_mask) &&
585                     tdq->tdq_load >= high->cs_limit && 
586                     tdq->tdq_load > high->cs_load &&
587                     tdq->tdq_transferable) {
588                         high->cs_cpu = cpu;
589                         high->cs_load = tdq->tdq_load;
590                 }
591         return (tdq->tdq_load);
592 }
593
594 /*
595  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
596  * according to the match argument.  This routine actually compares the
597  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
598  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
599  * the system.  This balances work among caches and busses.
600  *
601  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
602  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
603  * also recursive to the depth of the tree.
604  */
605 static __inline int
606 cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
607     struct cpu_search *high, const int match)
608 {
609         int total;
610
611         total = 0;
612         if (cg->cg_children) {
613                 struct cpu_search lgroup;
614                 struct cpu_search hgroup;
615                 struct cpu_group *child;
616                 u_int lload;
617                 int hload;
618                 int load;
619                 int i;
620
621                 lload = -1;
622                 hload = -1;
623                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++) {
624                         child = &cg->cg_child[i];
625                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
626                                 lgroup = *low;
627                                 lgroup.cs_load = -1;
628                         }
629                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
630                                 hgroup = *high;
631                                 lgroup.cs_load = 0;
632                         }
633                         switch (match) {
634                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
635                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
636                                 break;
637                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
638                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
639                                 break;
640                         case CPU_SEARCH_BOTH:
641                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
642                                 break;
643                         }
644                         total += load;
645                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
646                                 if (load < lload || low->cs_cpu == -1) {
647                                         *low = lgroup;
648                                         lload = load;
649                                 }
650                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) 
651                                 if (load > hload || high->cs_cpu == -1) {
652                                         hload = load;
653                                         *high = hgroup;
654                                 }
655                 }
656         } else {
657                 int cpu;
658
659                 CPUSET_FOREACH(cpu, cg->cg_mask)
660                         total += cpu_compare(cpu, low, high, match);
661         }
662         return (total);
663 }
664
665 /*
666  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
667  * optimization.
668  */
669 int
670 cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
671 {
672         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
673 }
674
675 int
676 cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
677 {
678         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
679 }
680
681 int
682 cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
683     struct cpu_search *high)
684 {
685         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
686 }
687
688 /*
689  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
690  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
691  * acceptable.
692  */
693 static inline int
694 sched_lowest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int pri)
695 {
696         struct cpu_search low;
697
698         low.cs_cpu = -1;
699         low.cs_load = -1;
700         low.cs_mask = mask;
701         low.cs_limit = pri;
702         cpu_search_lowest(cg, &low);
703         return low.cs_cpu;
704 }
705
706 /*
707  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
708  */
709 static inline int
710 sched_highest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int minload)
711 {
712         struct cpu_search high;
713
714         high.cs_cpu = -1;
715         high.cs_load = 0;
716         high.cs_mask = mask;
717         high.cs_limit = minload;
718         cpu_search_highest(cg, &high);
719         return high.cs_cpu;
720 }
721
722 /*
723  * Simultaneously find the highest and lowest loaded cpu reachable via
724  * cg.
725  */
726 static inline void 
727 sched_both(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int *lowcpu, int *highcpu)
728 {
729         struct cpu_search high;
730         struct cpu_search low;
731
732         low.cs_cpu = -1;
733         low.cs_limit = -1;
734         low.cs_load = -1;
735         low.cs_mask = mask;
736         high.cs_load = 0;
737         high.cs_cpu = -1;
738         high.cs_limit = -1;
739         high.cs_mask = mask;
740         cpu_search_both(cg, &low, &high);
741         *lowcpu = low.cs_cpu;
742         *highcpu = high.cs_cpu;
743         return;
744 }
745
746 static void
747 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
748 {
749         cpuset_t mask;
750         int high;
751         int low;
752         int i;
753
754         CPU_FILL(&mask);
755         for (;;) {
756                 sched_both(cg, mask, &low, &high);
757                 if (low == high || low == -1 || high == -1)
758                         break;
759                 if (sched_balance_pair(TDQ_CPU(high), TDQ_CPU(low)))
760                         break;
761                 /*
762                  * If we failed to move any threads determine which cpu
763                  * to kick out of the set and try again.
764                  */
765                 if (TDQ_CPU(high)->tdq_transferable == 0)
766                         CPU_CLR(high, &mask);
767                 else
768                         CPU_CLR(low, &mask);
769         }
770
771         for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
772                 sched_balance_group(&cg->cg_child[i]);
773 }
774
775 static void
776 sched_balance(void)
777 {
778         struct tdq *tdq;
779
780         /*
781          * Select a random time between .5 * balance_interval and
782          * 1.5 * balance_interval.
783          */
784         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
785         balance_ticks += random() % balance_interval;
786         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
787                 return;
788         tdq = TDQ_SELF();
789         TDQ_UNLOCK(tdq);
790         sched_balance_group(cpu_top);
791         TDQ_LOCK(tdq);
792 }
793
794 /*
795  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
796  */
797 static void
798 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
799 {
800         if (one < two) {
801                 TDQ_LOCK(one);
802                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
803         } else {
804                 TDQ_LOCK(two);
805                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
806         }
807 }
808
809 /*
810  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
811  */
812 static void
813 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
814 {
815         TDQ_UNLOCK(one);
816         TDQ_UNLOCK(two);
817 }
818
819 /*
820  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
821  */
822 static int
823 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
824 {
825         int transferable;
826         int high_load;
827         int low_load;
828         int moved;
829         int move;
830         int diff;
831         int i;
832
833         tdq_lock_pair(high, low);
834         transferable = high->tdq_transferable;
835         high_load = high->tdq_load;
836         low_load = low->tdq_load;
837         moved = 0;
838         /*
839          * Determine what the imbalance is and then adjust that to how many
840          * threads we actually have to give up (transferable).
841          */
842         if (transferable != 0) {
843                 diff = high_load - low_load;
844                 move = diff / 2;
845                 if (diff & 0x1)
846                         move++;
847                 move = min(move, transferable);
848                 for (i = 0; i < move; i++)
849                         moved += tdq_move(high, low);
850                 /*
851                  * IPI the target cpu to force it to reschedule with the new
852                  * workload.
853                  */
854                 ipi_cpu(TDQ_ID(low), IPI_PREEMPT);
855         }
856         tdq_unlock_pair(high, low);
857         return (moved);
858 }
859
860 /*
861  * Move a thread from one thread queue to another.
862  */
863 static int
864 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
865 {
866         struct td_sched *ts;
867         struct thread *td;
868         struct tdq *tdq;
869         int cpu;
870
871         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
872         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
873
874         tdq = from;
875         cpu = TDQ_ID(to);
876         td = tdq_steal(tdq, cpu);
877         if (td == NULL)
878                 return (0);
879         ts = td->td_sched;
880         /*
881          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
882          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
883          */
884         thread_lock(td);
885         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
886         TDQ_UNLOCK(from);
887         sched_rem(td);
888         ts->ts_cpu = cpu;
889         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
890         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
891         return (1);
892 }
893
894 /*
895  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
896  * to it.
897  */
898 static int
899 tdq_idled(struct tdq *tdq)
900 {
901         struct cpu_group *cg;
902         struct tdq *steal;
903         cpuset_t mask;
904         int thresh;
905         int cpu;
906
907         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0)
908                 return (1);
909         CPU_FILL(&mask);
910         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
911         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
912         spinlock_enter();
913         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; ) {
914                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
915                         thresh = steal_thresh;
916                 else
917                         thresh = 1;
918                 cpu = sched_highest(cg, mask, thresh);
919                 if (cpu == -1) {
920                         cg = cg->cg_parent;
921                         continue;
922                 }
923                 steal = TDQ_CPU(cpu);
924                 CPU_CLR(cpu, &mask);
925                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
926                 if (steal->tdq_load < thresh || steal->tdq_transferable == 0) {
927                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
928                         continue;
929                 }
930                 /*
931                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
932                  * steal one here.  If we fail to acquire one due to affinity
933                  * restrictions loop again with this cpu removed from the
934                  * set.
935                  */
936                 if (tdq->tdq_load == 0 && tdq_move(steal, tdq) == 0) {
937                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
938                         continue;
939                 }
940                 spinlock_exit();
941                 TDQ_UNLOCK(steal);
942                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
943                 thread_unlock(curthread);
944
945                 return (0);
946         }
947         spinlock_exit();
948         return (1);
949 }
950
951 /*
952  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
953  */
954 static void
955 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
956 {
957         struct thread *ctd;
958         int pri;
959         int cpu;
960
961         if (tdq->tdq_ipipending)
962                 return;
963         cpu = td->td_sched->ts_cpu;
964         pri = td->td_priority;
965         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
966         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
967                 return;
968         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
969                 /*
970                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
971                  * falling back to IPI.
972                  */
973                 if (cpu_idle_wakeup(cpu))
974                         return;
975         }
976         tdq->tdq_ipipending = 1;
977         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
978 }
979
980 /*
981  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
982  * index.
983  */
984 static struct thread *
985 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
986 {
987         struct rqbits *rqb;
988         struct rqhead *rqh;
989         struct thread *td;
990         int first;
991         int bit;
992         int pri;
993         int i;
994
995         rqb = &rq->rq_status;
996         bit = start & (RQB_BPW -1);
997         pri = 0;
998         first = 0;
999 again:
1000         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1001                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1002                         continue;
1003                 if (bit != 0) {
1004                         for (pri = bit; pri < RQB_BPW; pri++)
1005                                 if (rqb->rqb_bits[i] & (1ul << pri))
1006                                         break;
1007                         if (pri >= RQB_BPW)
1008                                 continue;
1009                 } else
1010                         pri = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1011                 pri += (i << RQB_L2BPW);
1012                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
1013                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1014                         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1015                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1016                                 return (td);
1017                         first = 1;
1018                 }
1019         }
1020         if (start != 0) {
1021                 start = 0;
1022                 goto again;
1023         }
1024
1025         return (NULL);
1026 }
1027
1028 /*
1029  * Steals load from a standard linear queue.
1030  */
1031 static struct thread *
1032 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1033 {
1034         struct rqhead *rqh;
1035         struct rqbits *rqb;
1036         struct thread *td;
1037         int word;
1038         int bit;
1039
1040         rqb = &rq->rq_status;
1041         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1042                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1043                         continue;
1044                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1045                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1046                                 continue;
1047                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1048                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1049                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1050                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1051                                         return (td);
1052                 }
1053         }
1054         return (NULL);
1055 }
1056
1057 /*
1058  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1059  */
1060 static struct thread *
1061 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1062 {
1063         struct thread *td;
1064
1065         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1066         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1067                 return (td);
1068         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1069             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1070                 return (td);
1071         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1076  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1077  */
1078 static inline struct tdq *
1079 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1080 {
1081
1082         struct tdq *tdq;
1083
1084         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1085         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1086         td->td_sched->ts_cpu = cpu;
1087         /*
1088          * If the lock matches just return the queue.
1089          */
1090         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
1091                 return (tdq);
1092 #ifdef notyet
1093         /*
1094          * If the thread isn't running its lockptr is a
1095          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
1096          * blocking.
1097          */
1098         if (TD_CAN_RUN(td)) {
1099                 TDQ_LOCK(tdq);
1100                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1101                 return (tdq);
1102         }
1103 #endif
1104         /*
1105          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1106          * prevent order reversals with other cpus locks.
1107          */
1108         spinlock_enter();
1109         thread_lock_block(td);
1110         TDQ_LOCK(tdq);
1111         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1112         spinlock_exit();
1113         return (tdq);
1114 }
1115
1116 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1117 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1118 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1119 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1120 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1121 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1122
1123 static int
1124 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1125 {
1126         struct cpu_group *cg;
1127         struct td_sched *ts;
1128         struct tdq *tdq;
1129         cpuset_t mask;
1130         int self;
1131         int pri;
1132         int cpu;
1133
1134         self = PCPU_GET(cpuid);
1135         ts = td->td_sched;
1136         if (smp_started == 0)
1137                 return (self);
1138         /*
1139          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1140          */
1141         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1142                 return (ts->ts_cpu);
1143         /*
1144          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1145          * the interrupt.
1146          */
1147         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1148             curthread->td_intr_nesting_level && ts->ts_cpu != self) {
1149                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1150                 ts->ts_cpu = self;
1151         }
1152         /*
1153          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1154          * expired or it is idle run it there.
1155          */
1156         pri = td->td_priority;
1157         tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1158         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu)) {
1159                 if (tdq->tdq_lowpri > PRI_MIN_IDLE) {
1160                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1161                         return (ts->ts_cpu);
1162                 }
1163                 if (SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2) && tdq->tdq_lowpri > pri) {
1164                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1165                         return (ts->ts_cpu);
1166                 }
1167         }
1168         /*
1169          * Search for the highest level in the tree that still has affinity.
1170          */
1171         cg = NULL;
1172         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; cg = cg->cg_parent)
1173                 if (SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level))
1174                         break;
1175         cpu = -1;
1176         mask = td->td_cpuset->cs_mask;
1177         if (cg)
1178                 cpu = sched_lowest(cg, mask, pri);
1179         if (cpu == -1)
1180                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1);
1181         /*
1182          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1183          */
1184         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri > pri &&
1185             TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE) {
1186                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1187                 cpu = self;
1188         } else
1189                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1190         if (cpu != ts->ts_cpu)
1191                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1192         KASSERT(cpu != -1, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1193         return (cpu);
1194 }
1195 #endif
1196
1197 /*
1198  * Pick the highest priority task we have and return it.
1199  */
1200 static struct thread *
1201 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1202 {
1203         struct thread *td;
1204
1205         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1206         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1207         if (td != NULL)
1208                 return (td);
1209         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1210         if (td != NULL) {
1211                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_TIMESHARE,
1212                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1213                     td->td_priority));
1214                 return (td);
1215         }
1216         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1217         if (td != NULL) {
1218                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1219                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1220                     td->td_priority));
1221                 return (td);
1222         }
1223
1224         return (NULL);
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Initialize a thread queue.
1229  */
1230 static void
1231 tdq_setup(struct tdq *tdq)
1232 {
1233
1234         if (bootverbose)
1235                 printf("ULE: setup cpu %d\n", TDQ_ID(tdq));
1236         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1237         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1238         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1239         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1240             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1241         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock",
1242             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1243 #ifdef KTR
1244         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1245             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1246 #endif
1247 }
1248
1249 #ifdef SMP
1250 static void
1251 sched_setup_smp(void)
1252 {
1253         struct tdq *tdq;
1254         int i;
1255
1256         cpu_top = smp_topo();
1257         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1258                 if (CPU_ABSENT(i))
1259                         continue;
1260                 tdq = TDQ_CPU(i);
1261                 tdq_setup(tdq);
1262                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1263                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1264                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1265         }
1266         balance_tdq = TDQ_SELF();
1267         sched_balance();
1268 }
1269 #endif
1270
1271 /*
1272  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1273  * information.
1274  */
1275 static void
1276 sched_setup(void *dummy)
1277 {
1278         struct tdq *tdq;
1279
1280         tdq = TDQ_SELF();
1281 #ifdef SMP
1282         sched_setup_smp();
1283 #else
1284         tdq_setup(tdq);
1285 #endif
1286         /*
1287          * To avoid divide-by-zero, we set realstathz a dummy value
1288          * in case which sched_clock() called before sched_initticks().
1289          */
1290         realstathz = hz;
1291         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1292         tickincr = 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
1293
1294         /* Add thread0's load since it's running. */
1295         TDQ_LOCK(tdq);
1296         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1297         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1298         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1299         TDQ_UNLOCK(tdq);
1300 }
1301
1302 /*
1303  * This routine determines the tickincr after stathz and hz are setup.
1304  */
1305 /* ARGSUSED */
1306 static void
1307 sched_initticks(void *dummy)
1308 {
1309         int incr;
1310
1311         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1312         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1313
1314         /*
1315          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1316          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1317          */
1318         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1319         /*
1320          * This does not work for values of stathz that are more than
1321          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1322          */
1323         if (incr == 0)
1324                 incr = 1;
1325         tickincr = incr;
1326 #ifdef SMP
1327         /*
1328          * Set the default balance interval now that we know
1329          * what realstathz is.
1330          */
1331         balance_interval = realstathz;
1332         /*
1333          * Set steal thresh to roughly log2(mp_ncpu) but no greater than 4. 
1334          * This prevents excess thrashing on large machines and excess idle 
1335          * on smaller machines.
1336          */
1337         steal_thresh = min(fls(mp_ncpus) - 1, 3);
1338         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1339 #endif
1340 }
1341
1342
1343 /*
1344  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1345  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1346  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1347  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1348  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1349  */
1350 static int
1351 sched_interact_score(struct thread *td)
1352 {
1353         struct td_sched *ts;
1354         int div;
1355
1356         ts = td->td_sched;
1357         /*
1358          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1359          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1360          * no chance.
1361          */
1362         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1363                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1364                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1365
1366         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1367                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1368                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1369                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1370         }
1371         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1372                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1373                 return (ts->ts_runtime / div);
1374         }
1375         /* runtime == slptime */
1376         if (ts->ts_runtime)
1377                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1378
1379         /*
1380          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1381          */
1382         return (0);
1383
1384 }
1385
1386 /*
1387  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1388  * process.
1389  */
1390 static void
1391 sched_priority(struct thread *td)
1392 {
1393         int score;
1394         int pri;
1395
1396         if (td->td_pri_class != PRI_TIMESHARE)
1397                 return;
1398         /*
1399          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1400          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1401          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1402          *
1403          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1404          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1405          * utilization and the rest is decided by nice value.
1406          *
1407          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1408          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1409          * considered interactive.
1410          */
1411         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1412         if (score < sched_interact) {
1413                 pri = PRI_MIN_REALTIME;
1414                 pri += ((PRI_MAX_REALTIME - PRI_MIN_REALTIME) / sched_interact)
1415                     * score;
1416                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_REALTIME && pri <= PRI_MAX_REALTIME,
1417                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1418                     pri, score));
1419         } else {
1420                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1421                 if (td->td_sched->ts_ticks)
1422                         pri += SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched);
1423                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1424                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_TIMESHARE && pri <= PRI_MAX_TIMESHARE,
1425                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, " 
1426                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1427                     pri, td->td_proc->p_nice, td->td_sched->ts_ticks,
1428                     td->td_sched->ts_ftick, td->td_sched->ts_ltick,
1429                     SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched)));
1430         }
1431         sched_user_prio(td, pri);
1432
1433         return;
1434 }
1435
1436 /*
1437  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1438  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1439  * function is ugly due to integer math.
1440  */
1441 static void
1442 sched_interact_update(struct thread *td)
1443 {
1444         struct td_sched *ts;
1445         u_int sum;
1446
1447         ts = td->td_sched;
1448         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1449         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1450                 return;
1451         /*
1452          * This only happens from two places:
1453          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1454          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1455          */
1456         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1457                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1458                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1459                         ts->ts_slptime = 1;
1460                 } else {
1461                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1462                         ts->ts_runtime = 1;
1463                 }
1464                 return;
1465         }
1466         /*
1467          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1468          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1469          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1470          */
1471         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1472                 ts->ts_runtime /= 2;
1473                 ts->ts_slptime /= 2;
1474                 return;
1475         }
1476         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1477         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1478 }
1479
1480 /*
1481  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1482  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1483  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1484  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1485  */
1486 static void
1487 sched_interact_fork(struct thread *td)
1488 {
1489         int ratio;
1490         int sum;
1491
1492         sum = td->td_sched->ts_runtime + td->td_sched->ts_slptime;
1493         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1494                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1495                 td->td_sched->ts_runtime /= ratio;
1496                 td->td_sched->ts_slptime /= ratio;
1497         }
1498 }
1499
1500 /*
1501  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1502  */
1503 void
1504 schedinit(void)
1505 {
1506
1507         /*
1508          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
1509          */
1510         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
1511         thread0.td_sched = &td_sched0;
1512         td_sched0.ts_ltick = ticks;
1513         td_sched0.ts_ftick = ticks;
1514         td_sched0.ts_slice = sched_slice;
1515 }
1516
1517 /*
1518  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1519  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1520  * at most sched_slice stathz ticks.
1521  */
1522 int
1523 sched_rr_interval(void)
1524 {
1525
1526         /* Convert sched_slice to hz */
1527         return (hz/(realstathz/sched_slice));
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1532  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1533  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1534  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1535  */
1536 static void
1537 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts)
1538 {
1539
1540         if (ts->ts_ticks == 0)
1541                 return;
1542         if (ticks - (hz / 10) < ts->ts_ltick &&
1543             SCHED_TICK_TOTAL(ts) < SCHED_TICK_MAX)
1544                 return;
1545         /*
1546          * Adjust counters and watermark for pctcpu calc.
1547          */
1548         if (ts->ts_ltick > ticks - SCHED_TICK_TARG)
1549                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ticks - ts->ts_ftick)) *
1550                             SCHED_TICK_TARG;
1551         else
1552                 ts->ts_ticks = 0;
1553         ts->ts_ltick = ticks;
1554         ts->ts_ftick = ts->ts_ltick - SCHED_TICK_TARG;
1555 }
1556
1557 /*
1558  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1559  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1560  * functions.
1561  */
1562 static void
1563 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1564 {
1565         struct td_sched *ts;
1566         struct tdq *tdq;
1567         int oldpri;
1568
1569         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1570             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1571             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1572         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
1573                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1574                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1575                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1576         } 
1577         ts = td->td_sched;
1578         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1579         if (td->td_priority == prio)
1580                 return;
1581         /*
1582          * If the priority has been elevated due to priority
1583          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1584          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1585          * cases.
1586          */
1587         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1588                 sched_rem(td);
1589                 td->td_priority = prio;
1590                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1591                 return;
1592         }
1593         /*
1594          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1595          * information so other cpus are aware of our current priority.
1596          */
1597         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1598                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1599                 oldpri = td->td_priority;
1600                 td->td_priority = prio;
1601                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1602                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1603                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1604                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1605                 return;
1606         }
1607         td->td_priority = prio;
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1612  * priority.
1613  */
1614 void
1615 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1616 {
1617
1618         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1619         sched_thread_priority(td, prio);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1624  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1625  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1626  * requests.  If the thread's regular priority is less
1627  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1628  * of prio.
1629  */
1630 void
1631 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1632 {
1633         u_char base_pri;
1634
1635         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1636             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1637                 base_pri = td->td_user_pri;
1638         else
1639                 base_pri = td->td_base_pri;
1640         if (prio >= base_pri) {
1641                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1642                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1643         } else
1644                 sched_lend_prio(td, prio);
1645 }
1646
1647 /*
1648  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1649  */
1650 void
1651 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1652 {
1653         u_char oldprio;
1654
1655         /* First, update the base priority. */
1656         td->td_base_pri = prio;
1657
1658         /*
1659          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1660          * ever lower the priority.
1661          */
1662         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1663                 return;
1664
1665         /* Change the real priority. */
1666         oldprio = td->td_priority;
1667         sched_thread_priority(td, prio);
1668
1669         /*
1670          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1671          * its state.
1672          */
1673         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1674                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1675 }
1676
1677 /*
1678  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1679  */
1680 void
1681 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1682 {
1683         u_char oldprio;
1684
1685         td->td_base_user_pri = prio;
1686         if (td->td_flags & TDF_UBORROWING && td->td_user_pri <= prio)
1687                 return;
1688         oldprio = td->td_user_pri;
1689         td->td_user_pri = prio;
1690 }
1691
1692 void
1693 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1694 {
1695         u_char oldprio;
1696
1697         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1698         td->td_flags |= TDF_UBORROWING;
1699         oldprio = td->td_user_pri;
1700         td->td_user_pri = prio;
1701 }
1702
1703 void
1704 sched_unlend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1705 {
1706         u_char base_pri;
1707
1708         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1709         base_pri = td->td_base_user_pri;
1710         if (prio >= base_pri) {
1711                 td->td_flags &= ~TDF_UBORROWING;
1712                 sched_user_prio(td, base_pri);
1713         } else {
1714                 sched_lend_user_prio(td, prio);
1715         }
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1720  * cpu binding.
1721  */
1722 static struct mtx *
1723 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1724 {
1725         struct tdq *tdn;
1726
1727         tdn = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
1728 #ifdef SMP
1729         tdq_load_rem(tdq, td);
1730         /*
1731          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1732          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1733          * not holding either run-queue lock.
1734          */
1735         spinlock_enter();
1736         thread_lock_block(td);  /* This releases the lock on tdq. */
1737
1738         /*
1739          * Acquire both run-queue locks before placing the thread on the new
1740          * run-queue to avoid deadlocks created by placing a thread with a
1741          * blocked lock on the run-queue of a remote processor.  The deadlock
1742          * occurs when a third processor attempts to lock the two queues in
1743          * question while the target processor is spinning with its own
1744          * run-queue lock held while waiting for the blocked lock to clear.
1745          */
1746         tdq_lock_pair(tdn, tdq);
1747         tdq_add(tdn, td, flags);
1748         tdq_notify(tdn, td);
1749         TDQ_UNLOCK(tdn);
1750         spinlock_exit();
1751 #endif
1752         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
1753 }
1754
1755 /*
1756  * Variadic version of thread_lock_unblock() that does not assume td_lock
1757  * is blocked.
1758  */
1759 static inline void
1760 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
1761 {
1762         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
1763             (uintptr_t)mtx);
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
1768  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
1769  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
1770  * be assigned elsewhere via binding.
1771  */
1772 void
1773 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
1774 {
1775         struct tdq *tdq;
1776         struct td_sched *ts;
1777         struct mtx *mtx;
1778         int srqflag;
1779         int cpuid;
1780
1781         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1782         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
1783
1784         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1785         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1786         ts = td->td_sched;
1787         mtx = td->td_lock;
1788         ts->ts_rltick = ticks;
1789         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1790         td->td_oncpu = NOCPU;
1791         td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
1792         td->td_owepreempt = 0;
1793         tdq->tdq_switchcnt++;
1794         /*
1795          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
1796          * to CAN_RUN as well.
1797          */
1798         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
1799                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1800                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1801         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1802                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1803                 srqflag = (flags & SW_PREEMPT) ?
1804                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1805                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
1806 #ifdef SMP
1807                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && !THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
1808                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
1809 #endif
1810                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
1811                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
1812                 else {
1813                         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
1814                             (ts->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
1815                             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
1816                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
1817                 }
1818         } else {
1819                 /* This thread must be going to sleep. */
1820                 TDQ_LOCK(tdq);
1821                 mtx = thread_lock_block(td);
1822                 tdq_load_rem(tdq, td);
1823         }
1824         /*
1825          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
1826          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
1827          * thread-queue locked.
1828          */
1829         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1830         newtd = choosethread();
1831         /*
1832          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
1833          */
1834         if (td != newtd) {
1835 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1836                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1837                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1838 #endif
1839                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
1840                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
1841
1842 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1843                 /*
1844                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1845                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1846                  * function to call.
1847                  */
1848                 if (dtrace_vtime_active)
1849                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1850 #endif
1851
1852                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
1853                 /*
1854                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
1855                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
1856                  * run queue lock.
1857                  */
1858                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1859                 tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1860                 lock_profile_obtain_lock_success(
1861                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
1862 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1863                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1864                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1865 #endif
1866         } else
1867                 thread_unblock_switch(td, mtx);
1868         /*
1869          * Assert that all went well and return.
1870          */
1871         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1872         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1873         td->td_oncpu = cpuid;
1874 }
1875
1876 /*
1877  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
1878  */
1879 void
1880 sched_nice(struct proc *p, int nice)
1881 {
1882         struct thread *td;
1883
1884         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1885
1886         p->p_nice = nice;
1887         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1888                 thread_lock(td);
1889                 sched_priority(td);
1890                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
1891                 thread_unlock(td);
1892         }
1893 }
1894
1895 /*
1896  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
1897  */
1898 void
1899 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
1900 {
1901
1902         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1903
1904         td->td_slptick = ticks;
1905         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
1906                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
1907         if (static_boost == 1 && prio)
1908                 sched_prio(td, prio);
1909         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
1910                 sched_prio(td, static_boost);
1911 }
1912
1913 /*
1914  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
1915  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
1916  */
1917 void
1918 sched_wakeup(struct thread *td)
1919 {
1920         struct td_sched *ts;
1921         int slptick;
1922
1923         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1924         ts = td->td_sched;
1925         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1926         /*
1927          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
1928          * priority.
1929          */
1930         slptick = td->td_slptick;
1931         td->td_slptick = 0;
1932         if (slptick && slptick != ticks) {
1933                 u_int hzticks;
1934
1935                 hzticks = (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1936                 ts->ts_slptime += hzticks;
1937                 sched_interact_update(td);
1938                 sched_pctcpu_update(ts);
1939         }
1940         /* Reset the slice value after we sleep. */
1941         ts->ts_slice = sched_slice;
1942         sched_add(td, SRQ_BORING);
1943 }
1944
1945 /*
1946  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
1947  * priority.
1948  */
1949 void
1950 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
1951 {
1952         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1953         sched_fork_thread(td, child);
1954         /*
1955          * Penalize the parent and child for forking.
1956          */
1957         sched_interact_fork(child);
1958         sched_priority(child);
1959         td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
1960         sched_interact_update(td);
1961         sched_priority(td);
1962 }
1963
1964 /*
1965  * Fork a new thread, may be within the same process.
1966  */
1967 void
1968 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
1969 {
1970         struct td_sched *ts;
1971         struct td_sched *ts2;
1972
1973         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1974         /*
1975          * Initialize child.
1976          */
1977         ts = td->td_sched;
1978         ts2 = child->td_sched;
1979         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1980         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
1981         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
1982         ts2->ts_flags = 0;
1983         /*
1984          * Grab our parents cpu estimation information and priority.
1985          */
1986         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
1987         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
1988         ts2->ts_incrtick = ts->ts_incrtick;
1989         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
1990         child->td_user_pri = td->td_user_pri;
1991         child->td_base_user_pri = td->td_base_user_pri;
1992         /*
1993          * And update interactivity score.
1994          */
1995         ts2->ts_slptime = ts->ts_slptime;
1996         ts2->ts_runtime = ts->ts_runtime;
1997         ts2->ts_slice = 1;      /* Attempt to quickly learn interactivity. */
1998 #ifdef KTR
1999         bzero(ts2->ts_name, sizeof(ts2->ts_name));
2000 #endif
2001 }
2002
2003 /*
2004  * Adjust the priority class of a thread.
2005  */
2006 void
2007 sched_class(struct thread *td, int class)
2008 {
2009
2010         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2011         if (td->td_pri_class == class)
2012                 return;
2013         td->td_pri_class = class;
2014 }
2015
2016 /*
2017  * Return some of the child's priority and interactivity to the parent.
2018  */
2019 void
2020 sched_exit(struct proc *p, struct thread *child)
2021 {
2022         struct thread *td;
2023
2024         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "proc exit",
2025             "prio:td", child->td_priority);
2026         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
2027         td = FIRST_THREAD_IN_PROC(p);
2028         sched_exit_thread(td, child);
2029 }
2030
2031 /*
2032  * Penalize another thread for the time spent on this one.  This helps to
2033  * worsen the priority and interactivity of processes which schedule batch
2034  * jobs such as make.  This has little effect on the make process itself but
2035  * causes new processes spawned by it to receive worse scores immediately.
2036  */
2037 void
2038 sched_exit_thread(struct thread *td, struct thread *child)
2039 {
2040
2041         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(child), "thread exit",
2042             "prio:td", child->td_priority);
2043         /*
2044          * Give the child's runtime to the parent without returning the
2045          * sleep time as a penalty to the parent.  This causes shells that
2046          * launch expensive things to mark their children as expensive.
2047          */
2048         thread_lock(td);
2049         td->td_sched->ts_runtime += child->td_sched->ts_runtime;
2050         sched_interact_update(td);
2051         sched_priority(td);
2052         thread_unlock(td);
2053 }
2054
2055 void
2056 sched_preempt(struct thread *td)
2057 {
2058         struct tdq *tdq;
2059
2060         thread_lock(td);
2061         tdq = TDQ_SELF();
2062         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2063         tdq->tdq_ipipending = 0;
2064         if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
2065                 int flags;
2066
2067                 flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
2068                 if (td->td_critnest > 1)
2069                         td->td_owepreempt = 1;
2070                 else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2071                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
2072                 else
2073                         mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
2074         }
2075         thread_unlock(td);
2076 }
2077
2078 /*
2079  * Fix priorities on return to user-space.  Priorities may be elevated due
2080  * to static priorities in msleep() or similar.
2081  */
2082 void
2083 sched_userret(struct thread *td)
2084 {
2085         /*
2086          * XXX we cheat slightly on the locking here to avoid locking in  
2087          * the usual case.  Setting td_priority here is essentially an
2088          * incomplete workaround for not setting it properly elsewhere.
2089          * Now that some interrupt handlers are threads, not setting it
2090          * properly elsewhere can clobber it in the window between setting
2091          * it here and returning to user mode, so don't waste time setting
2092          * it perfectly here.
2093          */
2094         KASSERT((td->td_flags & TDF_BORROWING) == 0,
2095             ("thread with borrowed priority returning to userland"));
2096         if (td->td_priority != td->td_user_pri) {
2097                 thread_lock(td);
2098                 td->td_priority = td->td_user_pri;
2099                 td->td_base_pri = td->td_user_pri;
2100                 tdq_setlowpri(TDQ_SELF(), td);
2101                 thread_unlock(td);
2102         }
2103 }
2104
2105 /*
2106  * Handle a stathz tick.  This is really only relevant for timeshare
2107  * threads.
2108  */
2109 void
2110 sched_clock(struct thread *td)
2111 {
2112         struct tdq *tdq;
2113         struct td_sched *ts;
2114
2115         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2116         tdq = TDQ_SELF();
2117 #ifdef SMP
2118         /*
2119          * We run the long term load balancer infrequently on the first cpu.
2120          */
2121         if (balance_tdq == tdq) {
2122                 if (balance_ticks && --balance_ticks == 0)
2123                         sched_balance();
2124         }
2125 #endif
2126         /*
2127          * Save the old switch count so we have a record of the last ticks
2128          * activity.   Initialize the new switch count based on our load.
2129          * If there is some activity seed it to reflect that.
2130          */
2131         tdq->tdq_oldswitchcnt = tdq->tdq_switchcnt;
2132         tdq->tdq_switchcnt = tdq->tdq_load;
2133         /*
2134          * Advance the insert index once for each tick to ensure that all
2135          * threads get a chance to run.
2136          */
2137         if (tdq->tdq_idx == tdq->tdq_ridx) {
2138                 tdq->tdq_idx = (tdq->tdq_idx + 1) % RQ_NQS;
2139                 if (TAILQ_EMPTY(&tdq->tdq_timeshare.rq_queues[tdq->tdq_ridx]))
2140                         tdq->tdq_ridx = tdq->tdq_idx;
2141         }
2142         ts = td->td_sched;
2143         if (td->td_pri_class & PRI_FIFO_BIT)
2144                 return;
2145         if (td->td_pri_class == PRI_TIMESHARE) {
2146                 /*
2147                  * We used a tick; charge it to the thread so
2148                  * that we can compute our interactivity.
2149                  */
2150                 td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
2151                 sched_interact_update(td);
2152                 sched_priority(td);
2153         }
2154         /*
2155          * We used up one time slice.
2156          */
2157         if (--ts->ts_slice > 0)
2158                 return;
2159         /*
2160          * We're out of time, force a requeue at userret().
2161          */
2162         ts->ts_slice = sched_slice;
2163         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2164 }
2165
2166 /*
2167  * Called once per hz tick.  Used for cpu utilization information.  This
2168  * is easier than trying to scale based on stathz.
2169  */
2170 void
2171 sched_tick(void)
2172 {
2173         struct td_sched *ts;
2174
2175         ts = curthread->td_sched;
2176         /*
2177          * Ticks is updated asynchronously on a single cpu.  Check here to
2178          * avoid incrementing ts_ticks multiple times in a single tick.
2179          */
2180         if (ts->ts_incrtick == ticks)
2181                 return;
2182         /* Adjust ticks for pctcpu */
2183         ts->ts_ticks += 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
2184         ts->ts_ltick = ticks;
2185         ts->ts_incrtick = ticks;
2186         /*
2187          * Update if we've exceeded our desired tick threshold by over one
2188          * second.
2189          */
2190         if (ts->ts_ftick + SCHED_TICK_MAX < ts->ts_ltick)
2191                 sched_pctcpu_update(ts);
2192 }
2193
2194 /*
2195  * Return whether the current CPU has runnable tasks.  Used for in-kernel
2196  * cooperative idle threads.
2197  */
2198 int
2199 sched_runnable(void)
2200 {
2201         struct tdq *tdq;
2202         int load;
2203
2204         load = 1;
2205
2206         tdq = TDQ_SELF();
2207         if ((curthread->td_flags & TDF_IDLETD) != 0) {
2208                 if (tdq->tdq_load > 0)
2209                         goto out;
2210         } else
2211                 if (tdq->tdq_load - 1 > 0)
2212                         goto out;
2213         load = 0;
2214 out:
2215         return (load);
2216 }
2217
2218 /*
2219  * Choose the highest priority thread to run.  The thread is removed from
2220  * the run-queue while running however the load remains.  For SMP we set
2221  * the tdq in the global idle bitmask if it idles here.
2222  */
2223 struct thread *
2224 sched_choose(void)
2225 {
2226         struct thread *td;
2227         struct tdq *tdq;
2228
2229         tdq = TDQ_SELF();
2230         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2231         td = tdq_choose(tdq);
2232         if (td) {
2233                 td->td_sched->ts_ltick = ticks;
2234                 tdq_runq_rem(tdq, td);
2235                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2236                 return (td);
2237         }
2238         tdq->tdq_lowpri = PRI_MAX_IDLE;
2239         return (PCPU_GET(idlethread));
2240 }
2241
2242 /*
2243  * Set owepreempt if necessary.  Preemption never happens directly in ULE,
2244  * we always request it once we exit a critical section.
2245  */
2246 static inline void
2247 sched_setpreempt(struct thread *td)
2248 {
2249         struct thread *ctd;
2250         int cpri;
2251         int pri;
2252
2253         THREAD_LOCK_ASSERT(curthread, MA_OWNED);
2254
2255         ctd = curthread;
2256         pri = td->td_priority;
2257         cpri = ctd->td_priority;
2258         if (pri < cpri)
2259                 ctd->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2260         if (panicstr != NULL || pri >= cpri || cold || TD_IS_INHIBITED(ctd))
2261                 return;
2262         if (!sched_shouldpreempt(pri, cpri, 0))
2263                 return;
2264         ctd->td_owepreempt = 1;
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Add a thread to a thread queue.  Select the appropriate runq and add the
2269  * thread to it.  This is the internal function called when the tdq is
2270  * predetermined.
2271  */
2272 void
2273 tdq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
2274 {
2275
2276         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2277         KASSERT((td->td_inhibitors == 0),
2278             ("sched_add: trying to run inhibited thread"));
2279         KASSERT((TD_CAN_RUN(td) || TD_IS_RUNNING(td)),
2280             ("sched_add: bad thread state"));
2281         KASSERT(td->td_flags & TDF_INMEM,
2282             ("sched_add: thread swapped out"));
2283
2284         if (td->td_priority < tdq->tdq_lowpri)
2285                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
2286         tdq_runq_add(tdq, td, flags);
2287         tdq_load_add(tdq, td);
2288 }
2289
2290 /*
2291  * Select the target thread queue and add a thread to it.  Request
2292  * preemption or IPI a remote processor if required.
2293  */
2294 void
2295 sched_add(struct thread *td, int flags)
2296 {
2297         struct tdq *tdq;
2298 #ifdef SMP
2299         int cpu;
2300 #endif
2301
2302         KTR_STATE2(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq add",
2303             "prio:%d", td->td_priority, KTR_ATTR_LINKED,
2304             sched_tdname(curthread));
2305         KTR_POINT1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread), "wokeup",
2306             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
2307         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2308         /*
2309          * Recalculate the priority before we select the target cpu or
2310          * run-queue.
2311          */
2312         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
2313                 sched_priority(td);
2314 #ifdef SMP
2315         /*
2316          * Pick the destination cpu and if it isn't ours transfer to the
2317          * target cpu.
2318          */
2319         cpu = sched_pickcpu(td, flags);
2320         tdq = sched_setcpu(td, cpu, flags);
2321         tdq_add(tdq, td, flags);
2322         if (cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2323                 tdq_notify(tdq, td);
2324                 return;
2325         }
2326 #else
2327         tdq = TDQ_SELF();
2328         TDQ_LOCK(tdq);
2329         /*
2330          * Now that the thread is moving to the run-queue, set the lock
2331          * to the scheduler's lock.
2332          */
2333         thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
2334         tdq_add(tdq, td, flags);
2335 #endif
2336         if (!(flags & SRQ_YIELDING))
2337                 sched_setpreempt(td);
2338 }
2339
2340 /*
2341  * Remove a thread from a run-queue without running it.  This is used
2342  * when we're stealing a thread from a remote queue.  Otherwise all threads
2343  * exit by calling sched_exit_thread() and sched_throw() themselves.
2344  */
2345 void
2346 sched_rem(struct thread *td)
2347 {
2348         struct tdq *tdq;
2349
2350         KTR_STATE1(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "runq rem",
2351             "prio:%d", td->td_priority);
2352         tdq = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
2353         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
2354         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2355         KASSERT(TD_ON_RUNQ(td),
2356             ("sched_rem: thread not on run queue"));
2357         tdq_runq_rem(tdq, td);
2358         tdq_load_rem(tdq, td);
2359         TD_SET_CAN_RUN(td);
2360         if (td->td_priority == tdq->tdq_lowpri)
2361                 tdq_setlowpri(tdq, NULL);
2362 }
2363
2364 /*
2365  * Fetch cpu utilization information.  Updates on demand.
2366  */
2367 fixpt_t
2368 sched_pctcpu(struct thread *td)
2369 {
2370         fixpt_t pctcpu;
2371         struct td_sched *ts;
2372
2373         pctcpu = 0;
2374         ts = td->td_sched;
2375         if (ts == NULL)
2376                 return (0);
2377
2378         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2379         if (ts->ts_ticks) {
2380                 int rtick;
2381
2382                 sched_pctcpu_update(ts);
2383                 /* How many rtick per second ? */
2384                 rtick = min(SCHED_TICK_HZ(ts) / SCHED_TICK_SECS, hz);
2385                 pctcpu = (FSCALE * ((FSCALE * rtick)/hz)) >> FSHIFT;
2386         }
2387
2388         return (pctcpu);
2389 }
2390
2391 /*
2392  * Enforce affinity settings for a thread.  Called after adjustments to
2393  * cpumask.
2394  */
2395 void
2396 sched_affinity(struct thread *td)
2397 {
2398 #ifdef SMP
2399         struct td_sched *ts;
2400
2401         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2402         ts = td->td_sched;
2403         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
2404                 return;
2405         if (TD_ON_RUNQ(td)) {
2406                 sched_rem(td);
2407                 sched_add(td, SRQ_BORING);
2408                 return;
2409         }
2410         if (!TD_IS_RUNNING(td))
2411                 return;
2412         /*
2413          * Force a switch before returning to userspace.  If the
2414          * target thread is not running locally send an ipi to force
2415          * the issue.
2416          */
2417         td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
2418         if (td != curthread)
2419                 ipi_cpu(ts->ts_cpu, IPI_PREEMPT);
2420 #endif
2421 }
2422
2423 /*
2424  * Bind a thread to a target cpu.
2425  */
2426 void
2427 sched_bind(struct thread *td, int cpu)
2428 {
2429         struct td_sched *ts;
2430
2431         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
2432         KASSERT(td == curthread, ("sched_bind: can only bind curthread"));
2433         ts = td->td_sched;
2434         if (ts->ts_flags & TSF_BOUND)
2435                 sched_unbind(td);
2436         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td), ("%p must be migratable", td));
2437         ts->ts_flags |= TSF_BOUND;
2438         sched_pin();
2439         if (PCPU_GET(cpuid) == cpu)
2440                 return;
2441         ts->ts_cpu = cpu;
2442         /* When we return from mi_switch we'll be on the correct cpu. */
2443         mi_switch(SW_VOL, NULL);
2444 }
2445
2446 /*
2447  * Release a bound thread.
2448  */
2449 void
2450 sched_unbind(struct thread *td)
2451 {
2452         struct td_sched *ts;
2453
2454         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2455         KASSERT(td == curthread, ("sched_unbind: can only bind curthread"));
2456         ts = td->td_sched;
2457         if ((ts->ts_flags & TSF_BOUND) == 0)
2458                 return;
2459         ts->ts_flags &= ~TSF_BOUND;
2460         sched_unpin();
2461 }
2462
2463 int
2464 sched_is_bound(struct thread *td)
2465 {
2466         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
2467         return (td->td_sched->ts_flags & TSF_BOUND);
2468 }
2469
2470 /*
2471  * Basic yield call.
2472  */
2473 void
2474 sched_relinquish(struct thread *td)
2475 {
2476         thread_lock(td);
2477         mi_switch(SW_VOL | SWT_RELINQUISH, NULL);
2478         thread_unlock(td);
2479 }
2480
2481 /*
2482  * Return the total system load.
2483  */
2484 int
2485 sched_load(void)
2486 {
2487 #ifdef SMP
2488         int total;
2489         int i;
2490
2491         total = 0;
2492         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
2493                 total += TDQ_CPU(i)->tdq_sysload;
2494         return (total);
2495 #else
2496         return (TDQ_SELF()->tdq_sysload);
2497 #endif
2498 }
2499
2500 int
2501 sched_sizeof_proc(void)
2502 {
2503         return (sizeof(struct proc));
2504 }
2505
2506 int
2507 sched_sizeof_thread(void)
2508 {
2509         return (sizeof(struct thread) + sizeof(struct td_sched));
2510 }
2511
2512 #ifdef SMP
2513 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)                                               \
2514     ((tdq)->tdq_cg != NULL && ((tdq)->tdq_cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
2515 #else
2516 #define TDQ_IDLESPIN(tdq)       1
2517 #endif
2518
2519 /*
2520  * The actual idle process.
2521  */
2522 void
2523 sched_idletd(void *dummy)
2524 {
2525         struct thread *td;
2526         struct tdq *tdq;
2527         int switchcnt;
2528         int i;
2529
2530         mtx_assert(&Giant, MA_NOTOWNED);
2531         td = curthread;
2532         tdq = TDQ_SELF();
2533         for (;;) {
2534 #ifdef SMP
2535                 if (tdq_idled(tdq) == 0)
2536                         continue;
2537 #endif
2538                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2539                 /*
2540                  * If we're switching very frequently, spin while checking
2541                  * for load rather than entering a low power state that 
2542                  * may require an IPI.  However, don't do any busy
2543                  * loops while on SMT machines as this simply steals
2544                  * cycles from cores doing useful work.
2545                  */
2546                 if (TDQ_IDLESPIN(tdq) && switchcnt > sched_idlespinthresh) {
2547                         for (i = 0; i < sched_idlespins; i++) {
2548                                 if (tdq->tdq_load)
2549                                         break;
2550                                 cpu_spinwait();
2551                         }
2552                 }
2553                 switchcnt = tdq->tdq_switchcnt + tdq->tdq_oldswitchcnt;
2554                 if (tdq->tdq_load == 0)
2555                         cpu_idle(switchcnt > 1);
2556                 if (tdq->tdq_load) {
2557                         thread_lock(td);
2558                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2559                         thread_unlock(td);
2560                 }
2561         }
2562 }
2563
2564 /*
2565  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2566  */
2567 void
2568 sched_throw(struct thread *td)
2569 {
2570         struct thread *newtd;
2571         struct tdq *tdq;
2572
2573         tdq = TDQ_SELF();
2574         if (td == NULL) {
2575                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2576                 TDQ_LOCK(tdq);
2577                 spinlock_exit();
2578         } else {
2579                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2580                 tdq_load_rem(tdq, td);
2581                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2582         }
2583         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2584         newtd = choosethread();
2585         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2586         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2587         PCPU_SET(switchticks, ticks);
2588         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2589 }
2590
2591 /*
2592  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2593  * let fork do the rest of the work.
2594  */
2595 void
2596 sched_fork_exit(struct thread *td)
2597 {
2598         struct td_sched *ts;
2599         struct tdq *tdq;
2600         int cpuid;
2601
2602         /*
2603          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2604          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2605          */
2606         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2607         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
2608         ts = td->td_sched;
2609         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2610                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2611         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2612         td->td_oncpu = cpuid;
2613         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2614         lock_profile_obtain_lock_success(
2615             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2616 }
2617
2618 /*
2619  * Create on first use to catch odd startup conditons.
2620  */
2621 char *
2622 sched_tdname(struct thread *td)
2623 {
2624 #ifdef KTR
2625         struct td_sched *ts;
2626
2627         ts = td->td_sched;
2628         if (ts->ts_name[0] == '\0')
2629                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
2630                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
2631         return (ts->ts_name);
2632 #else
2633         return (td->td_name);
2634 #endif
2635 }
2636
2637 #ifdef SMP
2638
2639 /*
2640  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
2641  * the topology tree.
2642  */
2643 static int
2644 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
2645     int indent)
2646 {
2647         int i, first;
2648
2649         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
2650             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
2651         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"0x%x\">", indent, "",
2652             cg->cg_count, cg->cg_mask);
2653         first = TRUE;
2654         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
2655                 if ((cg->cg_mask & (1 << i)) != 0) {
2656                         if (!first)
2657                                 sbuf_printf(sb, ", ");
2658                         else
2659                                 first = FALSE;
2660                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
2661                 }
2662         }
2663         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
2664
2665         if (cg->cg_flags != 0) {
2666                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
2667                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
2668                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
2669                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
2670                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
2671                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
2672                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
2673                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
2674         }
2675
2676         if (cg->cg_children > 0) {
2677                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
2678                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
2679                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
2680                             &cg->cg_child[i], indent+2);
2681                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
2682         }
2683         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
2684         return (0);
2685 }
2686
2687 /*
2688  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
2689  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
2690  */
2691 static int
2692 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2693 {
2694         struct sbuf *topo;
2695         int err;
2696
2697         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
2698
2699         topo = sbuf_new(NULL, NULL, 500, SBUF_AUTOEXTEND);
2700         if (topo == NULL)
2701                 return (ENOMEM);
2702
2703         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
2704         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
2705         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
2706
2707         if (err == 0) {
2708                 sbuf_finish(topo);
2709                 err = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(topo), sbuf_len(topo));
2710         }
2711         sbuf_delete(topo);
2712         return (err);
2713 }
2714 #endif
2715
2716 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
2717 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
2718     "Scheduler name");
2719 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
2720     "Slice size for timeshare threads");
2721 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
2722      "Interactivity score threshold");
2723 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW, &preempt_thresh,
2724      0,"Min priority for preemption, lower priorities have greater precedence");
2725 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost,
2726      0,"Controls whether static kernel priorities are assigned to sleeping threads.");
2727 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins,
2728      0,"Number of times idle will spin waiting for new work.");
2729 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW, &sched_idlespinthresh,
2730      0,"Threshold before we will permit idle spinning.");
2731 #ifdef SMP
2732 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
2733     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
2734 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
2735     "Enables the long-term load balancer");
2736 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
2737     &balance_interval, 0,
2738     "Average frequency in stathz ticks to run the long-term balancer");
2739 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_htt, CTLFLAG_RW, &steal_htt, 0,
2740     "Steals work from another hyper-threaded core on idle");
2741 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
2742     "Attempts to steal work from other cores before idling");
2743 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
2744     "Minimum load on remote cpu before we'll steal");
2745
2746 /* Retrieve SMP topology */
2747 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
2748     CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A", 
2749     "XML dump of detected CPU topology");
2750 #endif
2751
2752 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
2753 static int ccpu = 0;
2754 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");