]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.0.git/blob - sys/kern/sched_ule.c
Copy stable/9 to releng/9.0 as part of the FreeBSD 9.0-RELEASE release
[FreeBSD/releng/9.0.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
66 #ifdef HWPMC_HOOKS
67 #include <sys/pmckern.h>
68 #endif
69
70 #ifdef KDTRACE_HOOKS
71 #include <sys/dtrace_bsd.h>
72 int                             dtrace_vtime_active;
73 dtrace_vtime_switch_func_t      dtrace_vtime_switch_func;
74 #endif
75
76 #include <machine/cpu.h>
77 #include <machine/smp.h>
78
79 #if defined(__sparc64__)
80 #error "This architecture is not currently compatible with ULE"
81 #endif
82
83 #define KTR_ULE 0
84
85 #define TS_NAME_LEN (MAXCOMLEN + sizeof(" td ") + sizeof(__XSTRING(UINT_MAX)))
86 #define TDQ_NAME_LEN    (sizeof("sched lock ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)))
87 #define TDQ_LOADNAME_LEN        (sizeof("CPU ") + sizeof(__XSTRING(MAXCPU)) - 1 + sizeof(" load"))
88
89 /*
90  * Thread scheduler specific section.  All fields are protected
91  * by the thread lock.
92  */
93 struct td_sched {       
94         struct runq     *ts_runq;       /* Run-queue we're queued on. */
95         short           ts_flags;       /* TSF_* flags. */
96         u_char          ts_cpu;         /* CPU that we have affinity for. */
97         int             ts_rltick;      /* Real last tick, for affinity. */
98         int             ts_slice;       /* Ticks of slice remaining. */
99         u_int           ts_slptime;     /* Number of ticks we vol. slept */
100         u_int           ts_runtime;     /* Number of ticks we were running */
101         int             ts_ltick;       /* Last tick that we were running on */
102         int             ts_incrtick;    /* Last tick that we incremented on */
103         int             ts_ftick;       /* First tick that we were running on */
104         int             ts_ticks;       /* Tick count */
105 #ifdef KTR
106         char            ts_name[TS_NAME_LEN];
107 #endif
108 };
109 /* flags kept in ts_flags */
110 #define TSF_BOUND       0x0001          /* Thread can not migrate. */
111 #define TSF_XFERABLE    0x0002          /* Thread was added as transferable. */
112
113 static struct td_sched td_sched0;
114
115 #define THREAD_CAN_MIGRATE(td)  ((td)->td_pinned == 0)
116 #define THREAD_CAN_SCHED(td, cpu)       \
117     CPU_ISSET((cpu), &(td)->td_cpuset->cs_mask)
118
119 /*
120  * Priority ranges used for interactive and non-interactive timeshare
121  * threads.  The timeshare priorities are split up into four ranges.
122  * The first range handles interactive threads.  The last three ranges
123  * (NHALF, x, and NHALF) handle non-interactive threads with the outer
124  * ranges supporting nice values.
125  */
126 #define PRI_TIMESHARE_RANGE     (PRI_MAX_TIMESHARE - PRI_MIN_TIMESHARE + 1)
127 #define PRI_INTERACT_RANGE      ((PRI_TIMESHARE_RANGE - SCHED_PRI_NRESV) / 2)
128
129 #define PRI_MIN_INTERACT        PRI_MIN_TIMESHARE
130 #define PRI_MAX_INTERACT        (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE - 1)
131 #define PRI_MIN_BATCH           (PRI_MIN_TIMESHARE + PRI_INTERACT_RANGE)
132 #define PRI_MAX_BATCH           PRI_MAX_TIMESHARE
133
134 /*
135  * Cpu percentage computation macros and defines.
136  *
137  * SCHED_TICK_SECS:     Number of seconds to average the cpu usage across.
138  * SCHED_TICK_TARG:     Number of hz ticks to average the cpu usage across.
139  * SCHED_TICK_MAX:      Maximum number of ticks before scaling back.
140  * SCHED_TICK_SHIFT:    Shift factor to avoid rounding away results.
141  * SCHED_TICK_HZ:       Compute the number of hz ticks for a given ticks count.
142  * SCHED_TICK_TOTAL:    Gives the amount of time we've been recording ticks.
143  */
144 #define SCHED_TICK_SECS         10
145 #define SCHED_TICK_TARG         (hz * SCHED_TICK_SECS)
146 #define SCHED_TICK_MAX          (SCHED_TICK_TARG + hz)
147 #define SCHED_TICK_SHIFT        10
148 #define SCHED_TICK_HZ(ts)       ((ts)->ts_ticks >> SCHED_TICK_SHIFT)
149 #define SCHED_TICK_TOTAL(ts)    (max((ts)->ts_ltick - (ts)->ts_ftick, hz))
150
151 /*
152  * These macros determine priorities for non-interactive threads.  They are
153  * assigned a priority based on their recent cpu utilization as expressed
154  * by the ratio of ticks to the tick total.  NHALF priorities at the start
155  * and end of the MIN to MAX timeshare range are only reachable with negative
156  * or positive nice respectively.
157  *
158  * PRI_RANGE:   Priority range for utilization dependent priorities.
159  * PRI_NRESV:   Number of nice values.
160  * PRI_TICKS:   Compute a priority in PRI_RANGE from the ticks count and total.
161  * PRI_NICE:    Determines the part of the priority inherited from nice.
162  */
163 #define SCHED_PRI_NRESV         (PRIO_MAX - PRIO_MIN)
164 #define SCHED_PRI_NHALF         (SCHED_PRI_NRESV / 2)
165 #define SCHED_PRI_MIN           (PRI_MIN_BATCH + SCHED_PRI_NHALF)
166 #define SCHED_PRI_MAX           (PRI_MAX_BATCH - SCHED_PRI_NHALF)
167 #define SCHED_PRI_RANGE         (SCHED_PRI_MAX - SCHED_PRI_MIN + 1)
168 #define SCHED_PRI_TICKS(ts)                                             \
169     (SCHED_TICK_HZ((ts)) /                                              \
170     (roundup(SCHED_TICK_TOTAL((ts)), SCHED_PRI_RANGE) / SCHED_PRI_RANGE))
171 #define SCHED_PRI_NICE(nice)    (nice)
172
173 /*
174  * These determine the interactivity of a process.  Interactivity differs from
175  * cpu utilization in that it expresses the voluntary time slept vs time ran
176  * while cpu utilization includes all time not running.  This more accurately
177  * models the intent of the thread.
178  *
179  * SLP_RUN_MAX: Maximum amount of sleep time + run time we'll accumulate
180  *              before throttling back.
181  * SLP_RUN_FORK:        Maximum slp+run time to inherit at fork time.
182  * INTERACT_MAX:        Maximum interactivity value.  Smaller is better.
183  * INTERACT_THRESH:     Threshold for placement on the current runq.
184  */
185 #define SCHED_SLP_RUN_MAX       ((hz * 5) << SCHED_TICK_SHIFT)
186 #define SCHED_SLP_RUN_FORK      ((hz / 2) << SCHED_TICK_SHIFT)
187 #define SCHED_INTERACT_MAX      (100)
188 #define SCHED_INTERACT_HALF     (SCHED_INTERACT_MAX / 2)
189 #define SCHED_INTERACT_THRESH   (30)
190
191 /*
192  * tickincr:            Converts a stathz tick into a hz domain scaled by
193  *                      the shift factor.  Without the shift the error rate
194  *                      due to rounding would be unacceptably high.
195  * realstathz:          stathz is sometimes 0 and run off of hz.
196  * sched_slice:         Runtime of each thread before rescheduling.
197  * preempt_thresh:      Priority threshold for preemption and remote IPIs.
198  */
199 static int sched_interact = SCHED_INTERACT_THRESH;
200 static int realstathz;
201 static int tickincr;
202 static int sched_slice = 1;
203 #ifdef PREEMPTION
204 #ifdef FULL_PREEMPTION
205 static int preempt_thresh = PRI_MAX_IDLE;
206 #else
207 static int preempt_thresh = PRI_MIN_KERN;
208 #endif
209 #else 
210 static int preempt_thresh = 0;
211 #endif
212 static int static_boost = PRI_MIN_BATCH;
213 static int sched_idlespins = 10000;
214 static int sched_idlespinthresh = 16;
215
216 /*
217  * tdq - per processor runqs and statistics.  All fields are protected by the
218  * tdq_lock.  The load and lowpri may be accessed without to avoid excess
219  * locking in sched_pickcpu();
220  */
221 struct tdq {
222         /* Ordered to improve efficiency of cpu_search() and switch(). */
223         struct mtx      tdq_lock;               /* run queue lock. */
224         struct cpu_group *tdq_cg;               /* Pointer to cpu topology. */
225         volatile int    tdq_load;               /* Aggregate load. */
226         volatile int    tdq_cpu_idle;           /* cpu_idle() is active. */
227         int             tdq_sysload;            /* For loadavg, !ITHD load. */
228         int             tdq_transferable;       /* Transferable thread count. */
229         short           tdq_switchcnt;          /* Switches this tick. */
230         short           tdq_oldswitchcnt;       /* Switches last tick. */
231         u_char          tdq_lowpri;             /* Lowest priority thread. */
232         u_char          tdq_ipipending;         /* IPI pending. */
233         u_char          tdq_idx;                /* Current insert index. */
234         u_char          tdq_ridx;               /* Current removal index. */
235         struct runq     tdq_realtime;           /* real-time run queue. */
236         struct runq     tdq_timeshare;          /* timeshare run queue. */
237         struct runq     tdq_idle;               /* Queue of IDLE threads. */
238         char            tdq_name[TDQ_NAME_LEN];
239 #ifdef KTR
240         char            tdq_loadname[TDQ_LOADNAME_LEN];
241 #endif
242 } __aligned(64);
243
244 /* Idle thread states and config. */
245 #define TDQ_RUNNING     1
246 #define TDQ_IDLE        2
247
248 #ifdef SMP
249 struct cpu_group *cpu_top;              /* CPU topology */
250
251 #define SCHED_AFFINITY_DEFAULT  (max(1, hz / 1000))
252 #define SCHED_AFFINITY(ts, t)   ((ts)->ts_rltick > ticks - ((t) * affinity))
253
254 /*
255  * Run-time tunables.
256  */
257 static int rebalance = 1;
258 static int balance_interval = 128;      /* Default set in sched_initticks(). */
259 static int affinity;
260 static int steal_htt = 1;
261 static int steal_idle = 1;
262 static int steal_thresh = 2;
263
264 /*
265  * One thread queue per processor.
266  */
267 static struct tdq       tdq_cpu[MAXCPU];
268 static struct tdq       *balance_tdq;
269 static int balance_ticks;
270
271 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu[PCPU_GET(cpuid)])
272 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu[(x)])
273 #define TDQ_ID(x)       ((int)((x) - tdq_cpu))
274 #else   /* !SMP */
275 static struct tdq       tdq_cpu;
276
277 #define TDQ_ID(x)       (0)
278 #define TDQ_SELF()      (&tdq_cpu)
279 #define TDQ_CPU(x)      (&tdq_cpu)
280 #endif
281
282 #define TDQ_LOCK_ASSERT(t, type)        mtx_assert(TDQ_LOCKPTR((t)), (type))
283 #define TDQ_LOCK(t)             mtx_lock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
284 #define TDQ_LOCK_FLAGS(t, f)    mtx_lock_spin_flags(TDQ_LOCKPTR((t)), (f))
285 #define TDQ_UNLOCK(t)           mtx_unlock_spin(TDQ_LOCKPTR((t)))
286 #define TDQ_LOCKPTR(t)          (&(t)->tdq_lock)
287
288 static void sched_priority(struct thread *);
289 static void sched_thread_priority(struct thread *, u_char);
290 static int sched_interact_score(struct thread *);
291 static void sched_interact_update(struct thread *);
292 static void sched_interact_fork(struct thread *);
293 static void sched_pctcpu_update(struct td_sched *);
294
295 /* Operations on per processor queues */
296 static struct thread *tdq_choose(struct tdq *);
297 static void tdq_setup(struct tdq *);
298 static void tdq_load_add(struct tdq *, struct thread *);
299 static void tdq_load_rem(struct tdq *, struct thread *);
300 static __inline void tdq_runq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
301 static __inline void tdq_runq_rem(struct tdq *, struct thread *);
302 static inline int sched_shouldpreempt(int, int, int);
303 void tdq_print(int cpu);
304 static void runq_print(struct runq *rq);
305 static void tdq_add(struct tdq *, struct thread *, int);
306 #ifdef SMP
307 static int tdq_move(struct tdq *, struct tdq *);
308 static int tdq_idled(struct tdq *);
309 static void tdq_notify(struct tdq *, struct thread *);
310 static struct thread *tdq_steal(struct tdq *, int);
311 static struct thread *runq_steal(struct runq *, int);
312 static int sched_pickcpu(struct thread *, int);
313 static void sched_balance(void);
314 static int sched_balance_pair(struct tdq *, struct tdq *);
315 static inline struct tdq *sched_setcpu(struct thread *, int, int);
316 static inline void thread_unblock_switch(struct thread *, struct mtx *);
317 static struct mtx *sched_switch_migrate(struct tdq *, struct thread *, int);
318 static int sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
319 static int sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, 
320     struct cpu_group *cg, int indent);
321 #endif
322
323 static void sched_setup(void *dummy);
324 SYSINIT(sched_setup, SI_SUB_RUN_QUEUE, SI_ORDER_FIRST, sched_setup, NULL);
325
326 static void sched_initticks(void *dummy);
327 SYSINIT(sched_initticks, SI_SUB_CLOCKS, SI_ORDER_THIRD, sched_initticks,
328     NULL);
329
330 /*
331  * Print the threads waiting on a run-queue.
332  */
333 static void
334 runq_print(struct runq *rq)
335 {
336         struct rqhead *rqh;
337         struct thread *td;
338         int pri;
339         int j;
340         int i;
341
342         for (i = 0; i < RQB_LEN; i++) {
343                 printf("\t\trunq bits %d 0x%zx\n",
344                     i, rq->rq_status.rqb_bits[i]);
345                 for (j = 0; j < RQB_BPW; j++)
346                         if (rq->rq_status.rqb_bits[i] & (1ul << j)) {
347                                 pri = j + (i << RQB_L2BPW);
348                                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
349                                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
350                                         printf("\t\t\ttd %p(%s) priority %d rqindex %d pri %d\n",
351                                             td, td->td_name, td->td_priority,
352                                             td->td_rqindex, pri);
353                                 }
354                         }
355         }
356 }
357
358 /*
359  * Print the status of a per-cpu thread queue.  Should be a ddb show cmd.
360  */
361 void
362 tdq_print(int cpu)
363 {
364         struct tdq *tdq;
365
366         tdq = TDQ_CPU(cpu);
367
368         printf("tdq %d:\n", TDQ_ID(tdq));
369         printf("\tlock            %p\n", TDQ_LOCKPTR(tdq));
370         printf("\tLock name:      %s\n", tdq->tdq_name);
371         printf("\tload:           %d\n", tdq->tdq_load);
372         printf("\tswitch cnt:     %d\n", tdq->tdq_switchcnt);
373         printf("\told switch cnt: %d\n", tdq->tdq_oldswitchcnt);
374         printf("\ttimeshare idx:  %d\n", tdq->tdq_idx);
375         printf("\ttimeshare ridx: %d\n", tdq->tdq_ridx);
376         printf("\tload transferable: %d\n", tdq->tdq_transferable);
377         printf("\tlowest priority:   %d\n", tdq->tdq_lowpri);
378         printf("\trealtime runq:\n");
379         runq_print(&tdq->tdq_realtime);
380         printf("\ttimeshare runq:\n");
381         runq_print(&tdq->tdq_timeshare);
382         printf("\tidle runq:\n");
383         runq_print(&tdq->tdq_idle);
384 }
385
386 static inline int
387 sched_shouldpreempt(int pri, int cpri, int remote)
388 {
389         /*
390          * If the new priority is not better than the current priority there is
391          * nothing to do.
392          */
393         if (pri >= cpri)
394                 return (0);
395         /*
396          * Always preempt idle.
397          */
398         if (cpri >= PRI_MIN_IDLE)
399                 return (1);
400         /*
401          * If preemption is disabled don't preempt others.
402          */
403         if (preempt_thresh == 0)
404                 return (0);
405         /*
406          * Preempt if we exceed the threshold.
407          */
408         if (pri <= preempt_thresh)
409                 return (1);
410         /*
411          * If we're interactive or better and there is non-interactive
412          * or worse running preempt only remote processors.
413          */
414         if (remote && pri <= PRI_MAX_INTERACT && cpri > PRI_MAX_INTERACT)
415                 return (1);
416         return (0);
417 }
418
419 #define TS_RQ_PPQ       (((PRI_MAX_BATCH - PRI_MIN_BATCH) + 1) / RQ_NQS)
420 /*
421  * Add a thread to the actual run-queue.  Keeps transferable counts up to
422  * date with what is actually on the run-queue.  Selects the correct
423  * queue position for timeshare threads.
424  */
425 static __inline void
426 tdq_runq_add(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
427 {
428         struct td_sched *ts;
429         u_char pri;
430
431         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
432         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
433
434         pri = td->td_priority;
435         ts = td->td_sched;
436         TD_SET_RUNQ(td);
437         if (THREAD_CAN_MIGRATE(td)) {
438                 tdq->tdq_transferable++;
439                 ts->ts_flags |= TSF_XFERABLE;
440         }
441         if (pri < PRI_MIN_BATCH) {
442                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_realtime;
443         } else if (pri <= PRI_MAX_BATCH) {
444                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_timeshare;
445                 KASSERT(pri <= PRI_MAX_BATCH && pri >= PRI_MIN_BATCH,
446                         ("Invalid priority %d on timeshare runq", pri));
447                 /*
448                  * This queue contains only priorities between MIN and MAX
449                  * realtime.  Use the whole queue to represent these values.
450                  */
451                 if ((flags & (SRQ_BORROWING|SRQ_PREEMPTED)) == 0) {
452                         pri = (pri - PRI_MIN_BATCH) / TS_RQ_PPQ;
453                         pri = (pri + tdq->tdq_idx) % RQ_NQS;
454                         /*
455                          * This effectively shortens the queue by one so we
456                          * can have a one slot difference between idx and
457                          * ridx while we wait for threads to drain.
458                          */
459                         if (tdq->tdq_ridx != tdq->tdq_idx &&
460                             pri == tdq->tdq_ridx)
461                                 pri = (unsigned char)(pri - 1) % RQ_NQS;
462                 } else
463                         pri = tdq->tdq_ridx;
464                 runq_add_pri(ts->ts_runq, td, pri, flags);
465                 return;
466         } else
467                 ts->ts_runq = &tdq->tdq_idle;
468         runq_add(ts->ts_runq, td, flags);
469 }
470
471 /* 
472  * Remove a thread from a run-queue.  This typically happens when a thread
473  * is selected to run.  Running threads are not on the queue and the
474  * transferable count does not reflect them.
475  */
476 static __inline void
477 tdq_runq_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
478 {
479         struct td_sched *ts;
480
481         ts = td->td_sched;
482         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
483         KASSERT(ts->ts_runq != NULL,
484             ("tdq_runq_remove: thread %p null ts_runq", td));
485         if (ts->ts_flags & TSF_XFERABLE) {
486                 tdq->tdq_transferable--;
487                 ts->ts_flags &= ~TSF_XFERABLE;
488         }
489         if (ts->ts_runq == &tdq->tdq_timeshare) {
490                 if (tdq->tdq_idx != tdq->tdq_ridx)
491                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, &tdq->tdq_ridx);
492                 else
493                         runq_remove_idx(ts->ts_runq, td, NULL);
494         } else
495                 runq_remove(ts->ts_runq, td);
496 }
497
498 /*
499  * Load is maintained for all threads RUNNING and ON_RUNQ.  Add the load
500  * for this thread to the referenced thread queue.
501  */
502 static void
503 tdq_load_add(struct tdq *tdq, struct thread *td)
504 {
505
506         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
507         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
508
509         tdq->tdq_load++;
510         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
511                 tdq->tdq_sysload++;
512         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
513 }
514
515 /*
516  * Remove the load from a thread that is transitioning to a sleep state or
517  * exiting.
518  */
519 static void
520 tdq_load_rem(struct tdq *tdq, struct thread *td)
521 {
522
523         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
524         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
525         KASSERT(tdq->tdq_load != 0,
526             ("tdq_load_rem: Removing with 0 load on queue %d", TDQ_ID(tdq)));
527
528         tdq->tdq_load--;
529         if ((td->td_flags & TDF_NOLOAD) == 0)
530                 tdq->tdq_sysload--;
531         KTR_COUNTER0(KTR_SCHED, "load", tdq->tdq_loadname, tdq->tdq_load);
532 }
533
534 /*
535  * Set lowpri to its exact value by searching the run-queue and
536  * evaluating curthread.  curthread may be passed as an optimization.
537  */
538 static void
539 tdq_setlowpri(struct tdq *tdq, struct thread *ctd)
540 {
541         struct thread *td;
542
543         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
544         if (ctd == NULL)
545                 ctd = pcpu_find(TDQ_ID(tdq))->pc_curthread;
546         td = tdq_choose(tdq);
547         if (td == NULL || td->td_priority > ctd->td_priority)
548                 tdq->tdq_lowpri = ctd->td_priority;
549         else
550                 tdq->tdq_lowpri = td->td_priority;
551 }
552
553 #ifdef SMP
554 struct cpu_search {
555         cpuset_t cs_mask;
556         u_int   cs_load;
557         u_int   cs_cpu;
558         int     cs_limit;       /* Min priority for low min load for high. */
559 };
560
561 #define CPU_SEARCH_LOWEST       0x1
562 #define CPU_SEARCH_HIGHEST      0x2
563 #define CPU_SEARCH_BOTH         (CPU_SEARCH_LOWEST|CPU_SEARCH_HIGHEST)
564
565 #define CPUSET_FOREACH(cpu, mask)                               \
566         for ((cpu) = 0; (cpu) <= mp_maxid; (cpu)++)             \
567                 if (CPU_ISSET(cpu, &mask))
568
569 static __inline int cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
570     struct cpu_search *high, const int match);
571 int cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low);
572 int cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high);
573 int cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
574     struct cpu_search *high);
575
576 /*
577  * This routine compares according to the match argument and should be
578  * reduced in actual instantiations via constant propagation and dead code
579  * elimination.
580  */ 
581 static __inline int
582 cpu_compare(int cpu, struct cpu_search *low, struct cpu_search *high,
583     const int match)
584 {
585         struct tdq *tdq;
586
587         tdq = TDQ_CPU(cpu);
588         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
589                 if (CPU_ISSET(cpu, &low->cs_mask) &&
590                     tdq->tdq_load < low->cs_load &&
591                     tdq->tdq_lowpri > low->cs_limit) {
592                         low->cs_cpu = cpu;
593                         low->cs_load = tdq->tdq_load;
594                 }
595         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST)
596                 if (CPU_ISSET(cpu, &high->cs_mask) &&
597                     tdq->tdq_load >= high->cs_limit && 
598                     tdq->tdq_load > high->cs_load &&
599                     tdq->tdq_transferable) {
600                         high->cs_cpu = cpu;
601                         high->cs_load = tdq->tdq_load;
602                 }
603         return (tdq->tdq_load);
604 }
605
606 /*
607  * Search the tree of cpu_groups for the lowest or highest loaded cpu
608  * according to the match argument.  This routine actually compares the
609  * load on all paths through the tree and finds the least loaded cpu on
610  * the least loaded path, which may differ from the least loaded cpu in
611  * the system.  This balances work among caches and busses.
612  *
613  * This inline is instantiated in three forms below using constants for the
614  * match argument.  It is reduced to the minimum set for each case.  It is
615  * also recursive to the depth of the tree.
616  */
617 static __inline int
618 cpu_search(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
619     struct cpu_search *high, const int match)
620 {
621         int total;
622
623         total = 0;
624         if (cg->cg_children) {
625                 struct cpu_search lgroup;
626                 struct cpu_search hgroup;
627                 struct cpu_group *child;
628                 u_int lload;
629                 int hload;
630                 int load;
631                 int i;
632
633                 lload = -1;
634                 hload = -1;
635                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++) {
636                         child = &cg->cg_child[i];
637                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST) {
638                                 lgroup = *low;
639                                 lgroup.cs_load = -1;
640                         }
641                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) {
642                                 hgroup = *high;
643                                 lgroup.cs_load = 0;
644                         }
645                         switch (match) {
646                         case CPU_SEARCH_LOWEST:
647                                 load = cpu_search_lowest(child, &lgroup);
648                                 break;
649                         case CPU_SEARCH_HIGHEST:
650                                 load = cpu_search_highest(child, &hgroup);
651                                 break;
652                         case CPU_SEARCH_BOTH:
653                                 load = cpu_search_both(child, &lgroup, &hgroup);
654                                 break;
655                         }
656                         total += load;
657                         if (match & CPU_SEARCH_LOWEST)
658                                 if (load < lload || low->cs_cpu == -1) {
659                                         *low = lgroup;
660                                         lload = load;
661                                 }
662                         if (match & CPU_SEARCH_HIGHEST) 
663                                 if (load > hload || high->cs_cpu == -1) {
664                                         hload = load;
665                                         *high = hgroup;
666                                 }
667                 }
668         } else {
669                 int cpu;
670
671                 CPUSET_FOREACH(cpu, cg->cg_mask)
672                         total += cpu_compare(cpu, low, high, match);
673         }
674         return (total);
675 }
676
677 /*
678  * cpu_search instantiations must pass constants to maintain the inline
679  * optimization.
680  */
681 int
682 cpu_search_lowest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low)
683 {
684         return cpu_search(cg, low, NULL, CPU_SEARCH_LOWEST);
685 }
686
687 int
688 cpu_search_highest(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *high)
689 {
690         return cpu_search(cg, NULL, high, CPU_SEARCH_HIGHEST);
691 }
692
693 int
694 cpu_search_both(struct cpu_group *cg, struct cpu_search *low,
695     struct cpu_search *high)
696 {
697         return cpu_search(cg, low, high, CPU_SEARCH_BOTH);
698 }
699
700 /*
701  * Find the cpu with the least load via the least loaded path that has a
702  * lowpri greater than pri  pri.  A pri of -1 indicates any priority is
703  * acceptable.
704  */
705 static inline int
706 sched_lowest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int pri)
707 {
708         struct cpu_search low;
709
710         low.cs_cpu = -1;
711         low.cs_load = -1;
712         low.cs_mask = mask;
713         low.cs_limit = pri;
714         cpu_search_lowest(cg, &low);
715         return low.cs_cpu;
716 }
717
718 /*
719  * Find the cpu with the highest load via the highest loaded path.
720  */
721 static inline int
722 sched_highest(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int minload)
723 {
724         struct cpu_search high;
725
726         high.cs_cpu = -1;
727         high.cs_load = 0;
728         high.cs_mask = mask;
729         high.cs_limit = minload;
730         cpu_search_highest(cg, &high);
731         return high.cs_cpu;
732 }
733
734 /*
735  * Simultaneously find the highest and lowest loaded cpu reachable via
736  * cg.
737  */
738 static inline void 
739 sched_both(struct cpu_group *cg, cpuset_t mask, int *lowcpu, int *highcpu)
740 {
741         struct cpu_search high;
742         struct cpu_search low;
743
744         low.cs_cpu = -1;
745         low.cs_limit = -1;
746         low.cs_load = -1;
747         low.cs_mask = mask;
748         high.cs_load = 0;
749         high.cs_cpu = -1;
750         high.cs_limit = -1;
751         high.cs_mask = mask;
752         cpu_search_both(cg, &low, &high);
753         *lowcpu = low.cs_cpu;
754         *highcpu = high.cs_cpu;
755         return;
756 }
757
758 static void
759 sched_balance_group(struct cpu_group *cg)
760 {
761         cpuset_t mask;
762         int high;
763         int low;
764         int i;
765
766         CPU_FILL(&mask);
767         for (;;) {
768                 sched_both(cg, mask, &low, &high);
769                 if (low == high || low == -1 || high == -1)
770                         break;
771                 if (sched_balance_pair(TDQ_CPU(high), TDQ_CPU(low)))
772                         break;
773                 /*
774                  * If we failed to move any threads determine which cpu
775                  * to kick out of the set and try again.
776                  */
777                 if (TDQ_CPU(high)->tdq_transferable == 0)
778                         CPU_CLR(high, &mask);
779                 else
780                         CPU_CLR(low, &mask);
781         }
782
783         for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
784                 sched_balance_group(&cg->cg_child[i]);
785 }
786
787 static void
788 sched_balance(void)
789 {
790         struct tdq *tdq;
791
792         /*
793          * Select a random time between .5 * balance_interval and
794          * 1.5 * balance_interval.
795          */
796         balance_ticks = max(balance_interval / 2, 1);
797         balance_ticks += random() % balance_interval;
798         if (smp_started == 0 || rebalance == 0)
799                 return;
800         tdq = TDQ_SELF();
801         TDQ_UNLOCK(tdq);
802         sched_balance_group(cpu_top);
803         TDQ_LOCK(tdq);
804 }
805
806 /*
807  * Lock two thread queues using their address to maintain lock order.
808  */
809 static void
810 tdq_lock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
811 {
812         if (one < two) {
813                 TDQ_LOCK(one);
814                 TDQ_LOCK_FLAGS(two, MTX_DUPOK);
815         } else {
816                 TDQ_LOCK(two);
817                 TDQ_LOCK_FLAGS(one, MTX_DUPOK);
818         }
819 }
820
821 /*
822  * Unlock two thread queues.  Order is not important here.
823  */
824 static void
825 tdq_unlock_pair(struct tdq *one, struct tdq *two)
826 {
827         TDQ_UNLOCK(one);
828         TDQ_UNLOCK(two);
829 }
830
831 /*
832  * Transfer load between two imbalanced thread queues.
833  */
834 static int
835 sched_balance_pair(struct tdq *high, struct tdq *low)
836 {
837         int transferable;
838         int high_load;
839         int low_load;
840         int moved;
841         int move;
842         int diff;
843         int i;
844
845         tdq_lock_pair(high, low);
846         transferable = high->tdq_transferable;
847         high_load = high->tdq_load;
848         low_load = low->tdq_load;
849         moved = 0;
850         /*
851          * Determine what the imbalance is and then adjust that to how many
852          * threads we actually have to give up (transferable).
853          */
854         if (transferable != 0) {
855                 diff = high_load - low_load;
856                 move = diff / 2;
857                 if (diff & 0x1)
858                         move++;
859                 move = min(move, transferable);
860                 for (i = 0; i < move; i++)
861                         moved += tdq_move(high, low);
862                 /*
863                  * IPI the target cpu to force it to reschedule with the new
864                  * workload.
865                  */
866                 ipi_cpu(TDQ_ID(low), IPI_PREEMPT);
867         }
868         tdq_unlock_pair(high, low);
869         return (moved);
870 }
871
872 /*
873  * Move a thread from one thread queue to another.
874  */
875 static int
876 tdq_move(struct tdq *from, struct tdq *to)
877 {
878         struct td_sched *ts;
879         struct thread *td;
880         struct tdq *tdq;
881         int cpu;
882
883         TDQ_LOCK_ASSERT(from, MA_OWNED);
884         TDQ_LOCK_ASSERT(to, MA_OWNED);
885
886         tdq = from;
887         cpu = TDQ_ID(to);
888         td = tdq_steal(tdq, cpu);
889         if (td == NULL)
890                 return (0);
891         ts = td->td_sched;
892         /*
893          * Although the run queue is locked the thread may be blocked.  Lock
894          * it to clear this and acquire the run-queue lock.
895          */
896         thread_lock(td);
897         /* Drop recursive lock on from acquired via thread_lock(). */
898         TDQ_UNLOCK(from);
899         sched_rem(td);
900         ts->ts_cpu = cpu;
901         td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(to);
902         tdq_add(to, td, SRQ_YIELDING);
903         return (1);
904 }
905
906 /*
907  * This tdq has idled.  Try to steal a thread from another cpu and switch
908  * to it.
909  */
910 static int
911 tdq_idled(struct tdq *tdq)
912 {
913         struct cpu_group *cg;
914         struct tdq *steal;
915         cpuset_t mask;
916         int thresh;
917         int cpu;
918
919         if (smp_started == 0 || steal_idle == 0)
920                 return (1);
921         CPU_FILL(&mask);
922         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
923         /* We don't want to be preempted while we're iterating. */
924         spinlock_enter();
925         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; ) {
926                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) == 0)
927                         thresh = steal_thresh;
928                 else
929                         thresh = 1;
930                 cpu = sched_highest(cg, mask, thresh);
931                 if (cpu == -1) {
932                         cg = cg->cg_parent;
933                         continue;
934                 }
935                 steal = TDQ_CPU(cpu);
936                 CPU_CLR(cpu, &mask);
937                 tdq_lock_pair(tdq, steal);
938                 if (steal->tdq_load < thresh || steal->tdq_transferable == 0) {
939                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
940                         continue;
941                 }
942                 /*
943                  * If a thread was added while interrupts were disabled don't
944                  * steal one here.  If we fail to acquire one due to affinity
945                  * restrictions loop again with this cpu removed from the
946                  * set.
947                  */
948                 if (tdq->tdq_load == 0 && tdq_move(steal, tdq) == 0) {
949                         tdq_unlock_pair(tdq, steal);
950                         continue;
951                 }
952                 spinlock_exit();
953                 TDQ_UNLOCK(steal);
954                 mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
955                 thread_unlock(curthread);
956
957                 return (0);
958         }
959         spinlock_exit();
960         return (1);
961 }
962
963 /*
964  * Notify a remote cpu of new work.  Sends an IPI if criteria are met.
965  */
966 static void
967 tdq_notify(struct tdq *tdq, struct thread *td)
968 {
969         struct thread *ctd;
970         int pri;
971         int cpu;
972
973         if (tdq->tdq_ipipending)
974                 return;
975         cpu = td->td_sched->ts_cpu;
976         pri = td->td_priority;
977         ctd = pcpu_find(cpu)->pc_curthread;
978         if (!sched_shouldpreempt(pri, ctd->td_priority, 1))
979                 return;
980         if (TD_IS_IDLETHREAD(ctd)) {
981                 /*
982                  * If the MD code has an idle wakeup routine try that before
983                  * falling back to IPI.
984                  */
985                 if (!tdq->tdq_cpu_idle || cpu_idle_wakeup(cpu))
986                         return;
987         }
988         tdq->tdq_ipipending = 1;
989         ipi_cpu(cpu, IPI_PREEMPT);
990 }
991
992 /*
993  * Steals load from a timeshare queue.  Honors the rotating queue head
994  * index.
995  */
996 static struct thread *
997 runq_steal_from(struct runq *rq, int cpu, u_char start)
998 {
999         struct rqbits *rqb;
1000         struct rqhead *rqh;
1001         struct thread *td;
1002         int first;
1003         int bit;
1004         int pri;
1005         int i;
1006
1007         rqb = &rq->rq_status;
1008         bit = start & (RQB_BPW -1);
1009         pri = 0;
1010         first = 0;
1011 again:
1012         for (i = RQB_WORD(start); i < RQB_LEN; bit = 0, i++) {
1013                 if (rqb->rqb_bits[i] == 0)
1014                         continue;
1015                 if (bit != 0) {
1016                         for (pri = bit; pri < RQB_BPW; pri++)
1017                                 if (rqb->rqb_bits[i] & (1ul << pri))
1018                                         break;
1019                         if (pri >= RQB_BPW)
1020                                 continue;
1021                 } else
1022                         pri = RQB_FFS(rqb->rqb_bits[i]);
1023                 pri += (i << RQB_L2BPW);
1024                 rqh = &rq->rq_queues[pri];
1025                 TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq) {
1026                         if (first && THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1027                             THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1028                                 return (td);
1029                         first = 1;
1030                 }
1031         }
1032         if (start != 0) {
1033                 start = 0;
1034                 goto again;
1035         }
1036
1037         return (NULL);
1038 }
1039
1040 /*
1041  * Steals load from a standard linear queue.
1042  */
1043 static struct thread *
1044 runq_steal(struct runq *rq, int cpu)
1045 {
1046         struct rqhead *rqh;
1047         struct rqbits *rqb;
1048         struct thread *td;
1049         int word;
1050         int bit;
1051
1052         rqb = &rq->rq_status;
1053         for (word = 0; word < RQB_LEN; word++) {
1054                 if (rqb->rqb_bits[word] == 0)
1055                         continue;
1056                 for (bit = 0; bit < RQB_BPW; bit++) {
1057                         if ((rqb->rqb_bits[word] & (1ul << bit)) == 0)
1058                                 continue;
1059                         rqh = &rq->rq_queues[bit + (word << RQB_L2BPW)];
1060                         TAILQ_FOREACH(td, rqh, td_runq)
1061                                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) &&
1062                                     THREAD_CAN_SCHED(td, cpu))
1063                                         return (td);
1064                 }
1065         }
1066         return (NULL);
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Attempt to steal a thread in priority order from a thread queue.
1071  */
1072 static struct thread *
1073 tdq_steal(struct tdq *tdq, int cpu)
1074 {
1075         struct thread *td;
1076
1077         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1078         if ((td = runq_steal(&tdq->tdq_realtime, cpu)) != NULL)
1079                 return (td);
1080         if ((td = runq_steal_from(&tdq->tdq_timeshare,
1081             cpu, tdq->tdq_ridx)) != NULL)
1082                 return (td);
1083         return (runq_steal(&tdq->tdq_idle, cpu));
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Sets the thread lock and ts_cpu to match the requested cpu.  Unlocks the
1088  * current lock and returns with the assigned queue locked.
1089  */
1090 static inline struct tdq *
1091 sched_setcpu(struct thread *td, int cpu, int flags)
1092 {
1093
1094         struct tdq *tdq;
1095
1096         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1097         tdq = TDQ_CPU(cpu);
1098         td->td_sched->ts_cpu = cpu;
1099         /*
1100          * If the lock matches just return the queue.
1101          */
1102         if (td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq))
1103                 return (tdq);
1104 #ifdef notyet
1105         /*
1106          * If the thread isn't running its lockptr is a
1107          * turnstile or a sleepqueue.  We can just lock_set without
1108          * blocking.
1109          */
1110         if (TD_CAN_RUN(td)) {
1111                 TDQ_LOCK(tdq);
1112                 thread_lock_set(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1113                 return (tdq);
1114         }
1115 #endif
1116         /*
1117          * The hard case, migration, we need to block the thread first to
1118          * prevent order reversals with other cpus locks.
1119          */
1120         spinlock_enter();
1121         thread_lock_block(td);
1122         TDQ_LOCK(tdq);
1123         thread_lock_unblock(td, TDQ_LOCKPTR(tdq));
1124         spinlock_exit();
1125         return (tdq);
1126 }
1127
1128 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_intrbind, "Soft interrupt binding");
1129 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_idle_affinity, "Picked idle cpu based on affinity");
1130 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_affinity, "Picked cpu based on affinity");
1131 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_lowest, "Selected lowest load");
1132 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_local, "Migrated to current cpu");
1133 SCHED_STAT_DEFINE(pickcpu_migration, "Selection may have caused migration");
1134
1135 static int
1136 sched_pickcpu(struct thread *td, int flags)
1137 {
1138         struct cpu_group *cg;
1139         struct td_sched *ts;
1140         struct tdq *tdq;
1141         cpuset_t mask;
1142         int self;
1143         int pri;
1144         int cpu;
1145
1146         self = PCPU_GET(cpuid);
1147         ts = td->td_sched;
1148         if (smp_started == 0)
1149                 return (self);
1150         /*
1151          * Don't migrate a running thread from sched_switch().
1152          */
1153         if ((flags & SRQ_OURSELF) || !THREAD_CAN_MIGRATE(td))
1154                 return (ts->ts_cpu);
1155         /*
1156          * Prefer to run interrupt threads on the processors that generate
1157          * the interrupt.
1158          */
1159         if (td->td_priority <= PRI_MAX_ITHD && THREAD_CAN_SCHED(td, self) &&
1160             curthread->td_intr_nesting_level && ts->ts_cpu != self) {
1161                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_intrbind);
1162                 ts->ts_cpu = self;
1163         }
1164         /*
1165          * If the thread can run on the last cpu and the affinity has not
1166          * expired or it is idle run it there.
1167          */
1168         pri = td->td_priority;
1169         tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1170         if (THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu)) {
1171                 if (tdq->tdq_lowpri > PRI_MIN_IDLE) {
1172                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_idle_affinity);
1173                         return (ts->ts_cpu);
1174                 }
1175                 if (SCHED_AFFINITY(ts, CG_SHARE_L2) && tdq->tdq_lowpri > pri) {
1176                         SCHED_STAT_INC(pickcpu_affinity);
1177                         return (ts->ts_cpu);
1178                 }
1179         }
1180         /*
1181          * Search for the highest level in the tree that still has affinity.
1182          */
1183         cg = NULL;
1184         for (cg = tdq->tdq_cg; cg != NULL; cg = cg->cg_parent)
1185                 if (SCHED_AFFINITY(ts, cg->cg_level))
1186                         break;
1187         cpu = -1;
1188         mask = td->td_cpuset->cs_mask;
1189         if (cg)
1190                 cpu = sched_lowest(cg, mask, pri);
1191         if (cpu == -1)
1192                 cpu = sched_lowest(cpu_top, mask, -1);
1193         /*
1194          * Compare the lowest loaded cpu to current cpu.
1195          */
1196         if (THREAD_CAN_SCHED(td, self) && TDQ_CPU(self)->tdq_lowpri > pri &&
1197             TDQ_CPU(cpu)->tdq_lowpri < PRI_MIN_IDLE) {
1198                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_local);
1199                 cpu = self;
1200         } else
1201                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_lowest);
1202         if (cpu != ts->ts_cpu)
1203                 SCHED_STAT_INC(pickcpu_migration);
1204         KASSERT(cpu != -1, ("sched_pickcpu: Failed to find a cpu."));
1205         return (cpu);
1206 }
1207 #endif
1208
1209 /*
1210  * Pick the highest priority task we have and return it.
1211  */
1212 static struct thread *
1213 tdq_choose(struct tdq *tdq)
1214 {
1215         struct thread *td;
1216
1217         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
1218         td = runq_choose(&tdq->tdq_realtime);
1219         if (td != NULL)
1220                 return (td);
1221         td = runq_choose_from(&tdq->tdq_timeshare, tdq->tdq_ridx);
1222         if (td != NULL) {
1223                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_BATCH,
1224                     ("tdq_choose: Invalid priority on timeshare queue %d",
1225                     td->td_priority));
1226                 return (td);
1227         }
1228         td = runq_choose(&tdq->tdq_idle);
1229         if (td != NULL) {
1230                 KASSERT(td->td_priority >= PRI_MIN_IDLE,
1231                     ("tdq_choose: Invalid priority on idle queue %d",
1232                     td->td_priority));
1233                 return (td);
1234         }
1235
1236         return (NULL);
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Initialize a thread queue.
1241  */
1242 static void
1243 tdq_setup(struct tdq *tdq)
1244 {
1245
1246         if (bootverbose)
1247                 printf("ULE: setup cpu %d\n", TDQ_ID(tdq));
1248         runq_init(&tdq->tdq_realtime);
1249         runq_init(&tdq->tdq_timeshare);
1250         runq_init(&tdq->tdq_idle);
1251         snprintf(tdq->tdq_name, sizeof(tdq->tdq_name),
1252             "sched lock %d", (int)TDQ_ID(tdq));
1253         mtx_init(&tdq->tdq_lock, tdq->tdq_name, "sched lock",
1254             MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
1255 #ifdef KTR
1256         snprintf(tdq->tdq_loadname, sizeof(tdq->tdq_loadname),
1257             "CPU %d load", (int)TDQ_ID(tdq));
1258 #endif
1259 }
1260
1261 #ifdef SMP
1262 static void
1263 sched_setup_smp(void)
1264 {
1265         struct tdq *tdq;
1266         int i;
1267
1268         cpu_top = smp_topo();
1269         CPU_FOREACH(i) {
1270                 tdq = TDQ_CPU(i);
1271                 tdq_setup(tdq);
1272                 tdq->tdq_cg = smp_topo_find(cpu_top, i);
1273                 if (tdq->tdq_cg == NULL)
1274                         panic("Can't find cpu group for %d\n", i);
1275         }
1276         balance_tdq = TDQ_SELF();
1277         sched_balance();
1278 }
1279 #endif
1280
1281 /*
1282  * Setup the thread queues and initialize the topology based on MD
1283  * information.
1284  */
1285 static void
1286 sched_setup(void *dummy)
1287 {
1288         struct tdq *tdq;
1289
1290         tdq = TDQ_SELF();
1291 #ifdef SMP
1292         sched_setup_smp();
1293 #else
1294         tdq_setup(tdq);
1295 #endif
1296         /*
1297          * To avoid divide-by-zero, we set realstathz a dummy value
1298          * in case which sched_clock() called before sched_initticks().
1299          */
1300         realstathz = hz;
1301         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1302         tickincr = 1 << SCHED_TICK_SHIFT;
1303
1304         /* Add thread0's load since it's running. */
1305         TDQ_LOCK(tdq);
1306         thread0.td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1307         tdq_load_add(tdq, &thread0);
1308         tdq->tdq_lowpri = thread0.td_priority;
1309         TDQ_UNLOCK(tdq);
1310 }
1311
1312 /*
1313  * This routine determines the tickincr after stathz and hz are setup.
1314  */
1315 /* ARGSUSED */
1316 static void
1317 sched_initticks(void *dummy)
1318 {
1319         int incr;
1320
1321         realstathz = stathz ? stathz : hz;
1322         sched_slice = (realstathz/10);  /* ~100ms */
1323
1324         /*
1325          * tickincr is shifted out by 10 to avoid rounding errors due to
1326          * hz not being evenly divisible by stathz on all platforms.
1327          */
1328         incr = (hz << SCHED_TICK_SHIFT) / realstathz;
1329         /*
1330          * This does not work for values of stathz that are more than
1331          * 1 << SCHED_TICK_SHIFT * hz.  In practice this does not happen.
1332          */
1333         if (incr == 0)
1334                 incr = 1;
1335         tickincr = incr;
1336 #ifdef SMP
1337         /*
1338          * Set the default balance interval now that we know
1339          * what realstathz is.
1340          */
1341         balance_interval = realstathz;
1342         /*
1343          * Set steal thresh to roughly log2(mp_ncpu) but no greater than 4. 
1344          * This prevents excess thrashing on large machines and excess idle 
1345          * on smaller machines.
1346          */
1347         steal_thresh = min(fls(mp_ncpus) - 1, 3);
1348         affinity = SCHED_AFFINITY_DEFAULT;
1349 #endif
1350 }
1351
1352
1353 /*
1354  * This is the core of the interactivity algorithm.  Determines a score based
1355  * on past behavior.  It is the ratio of sleep time to run time scaled to
1356  * a [0, 100] integer.  This is the voluntary sleep time of a process, which
1357  * differs from the cpu usage because it does not account for time spent
1358  * waiting on a run-queue.  Would be prettier if we had floating point.
1359  */
1360 static int
1361 sched_interact_score(struct thread *td)
1362 {
1363         struct td_sched *ts;
1364         int div;
1365
1366         ts = td->td_sched;
1367         /*
1368          * The score is only needed if this is likely to be an interactive
1369          * task.  Don't go through the expense of computing it if there's
1370          * no chance.
1371          */
1372         if (sched_interact <= SCHED_INTERACT_HALF &&
1373                 ts->ts_runtime >= ts->ts_slptime)
1374                         return (SCHED_INTERACT_HALF);
1375
1376         if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1377                 div = max(1, ts->ts_runtime / SCHED_INTERACT_HALF);
1378                 return (SCHED_INTERACT_HALF +
1379                     (SCHED_INTERACT_HALF - (ts->ts_slptime / div)));
1380         }
1381         if (ts->ts_slptime > ts->ts_runtime) {
1382                 div = max(1, ts->ts_slptime / SCHED_INTERACT_HALF);
1383                 return (ts->ts_runtime / div);
1384         }
1385         /* runtime == slptime */
1386         if (ts->ts_runtime)
1387                 return (SCHED_INTERACT_HALF);
1388
1389         /*
1390          * This can happen if slptime and runtime are 0.
1391          */
1392         return (0);
1393
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Scale the scheduling priority according to the "interactivity" of this
1398  * process.
1399  */
1400 static void
1401 sched_priority(struct thread *td)
1402 {
1403         int score;
1404         int pri;
1405
1406         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1407                 return;
1408         /*
1409          * If the score is interactive we place the thread in the realtime
1410          * queue with a priority that is less than kernel and interrupt
1411          * priorities.  These threads are not subject to nice restrictions.
1412          *
1413          * Scores greater than this are placed on the normal timeshare queue
1414          * where the priority is partially decided by the most recent cpu
1415          * utilization and the rest is decided by nice value.
1416          *
1417          * The nice value of the process has a linear effect on the calculated
1418          * score.  Negative nice values make it easier for a thread to be
1419          * considered interactive.
1420          */
1421         score = imax(0, sched_interact_score(td) + td->td_proc->p_nice);
1422         if (score < sched_interact) {
1423                 pri = PRI_MIN_INTERACT;
1424                 pri += ((PRI_MAX_INTERACT - PRI_MIN_INTERACT + 1) /
1425                     sched_interact) * score;
1426                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_INTERACT && pri <= PRI_MAX_INTERACT,
1427                     ("sched_priority: invalid interactive priority %d score %d",
1428                     pri, score));
1429         } else {
1430                 pri = SCHED_PRI_MIN;
1431                 if (td->td_sched->ts_ticks)
1432                         pri += SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched);
1433                 pri += SCHED_PRI_NICE(td->td_proc->p_nice);
1434                 KASSERT(pri >= PRI_MIN_BATCH && pri <= PRI_MAX_BATCH,
1435                     ("sched_priority: invalid priority %d: nice %d, " 
1436                     "ticks %d ftick %d ltick %d tick pri %d",
1437                     pri, td->td_proc->p_nice, td->td_sched->ts_ticks,
1438                     td->td_sched->ts_ftick, td->td_sched->ts_ltick,
1439                     SCHED_PRI_TICKS(td->td_sched)));
1440         }
1441         sched_user_prio(td, pri);
1442
1443         return;
1444 }
1445
1446 /*
1447  * This routine enforces a maximum limit on the amount of scheduling history
1448  * kept.  It is called after either the slptime or runtime is adjusted.  This
1449  * function is ugly due to integer math.
1450  */
1451 static void
1452 sched_interact_update(struct thread *td)
1453 {
1454         struct td_sched *ts;
1455         u_int sum;
1456
1457         ts = td->td_sched;
1458         sum = ts->ts_runtime + ts->ts_slptime;
1459         if (sum < SCHED_SLP_RUN_MAX)
1460                 return;
1461         /*
1462          * This only happens from two places:
1463          * 1) We have added an unusual amount of run time from fork_exit.
1464          * 2) We have added an unusual amount of sleep time from sched_sleep().
1465          */
1466         if (sum > SCHED_SLP_RUN_MAX * 2) {
1467                 if (ts->ts_runtime > ts->ts_slptime) {
1468                         ts->ts_runtime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1469                         ts->ts_slptime = 1;
1470                 } else {
1471                         ts->ts_slptime = SCHED_SLP_RUN_MAX;
1472                         ts->ts_runtime = 1;
1473                 }
1474                 return;
1475         }
1476         /*
1477          * If we have exceeded by more than 1/5th then the algorithm below
1478          * will not bring us back into range.  Dividing by two here forces
1479          * us into the range of [4/5 * SCHED_INTERACT_MAX, SCHED_INTERACT_MAX]
1480          */
1481         if (sum > (SCHED_SLP_RUN_MAX / 5) * 6) {
1482                 ts->ts_runtime /= 2;
1483                 ts->ts_slptime /= 2;
1484                 return;
1485         }
1486         ts->ts_runtime = (ts->ts_runtime / 5) * 4;
1487         ts->ts_slptime = (ts->ts_slptime / 5) * 4;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Scale back the interactivity history when a child thread is created.  The
1492  * history is inherited from the parent but the thread may behave totally
1493  * differently.  For example, a shell spawning a compiler process.  We want
1494  * to learn that the compiler is behaving badly very quickly.
1495  */
1496 static void
1497 sched_interact_fork(struct thread *td)
1498 {
1499         int ratio;
1500         int sum;
1501
1502         sum = td->td_sched->ts_runtime + td->td_sched->ts_slptime;
1503         if (sum > SCHED_SLP_RUN_FORK) {
1504                 ratio = sum / SCHED_SLP_RUN_FORK;
1505                 td->td_sched->ts_runtime /= ratio;
1506                 td->td_sched->ts_slptime /= ratio;
1507         }
1508 }
1509
1510 /*
1511  * Called from proc0_init() to setup the scheduler fields.
1512  */
1513 void
1514 schedinit(void)
1515 {
1516
1517         /*
1518          * Set up the scheduler specific parts of proc0.
1519          */
1520         proc0.p_sched = NULL; /* XXX */
1521         thread0.td_sched = &td_sched0;
1522         td_sched0.ts_ltick = ticks;
1523         td_sched0.ts_ftick = ticks;
1524         td_sched0.ts_slice = sched_slice;
1525 }
1526
1527 /*
1528  * This is only somewhat accurate since given many processes of the same
1529  * priority they will switch when their slices run out, which will be
1530  * at most sched_slice stathz ticks.
1531  */
1532 int
1533 sched_rr_interval(void)
1534 {
1535
1536         /* Convert sched_slice to hz */
1537         return (hz/(realstathz/sched_slice));
1538 }
1539
1540 /*
1541  * Update the percent cpu tracking information when it is requested or
1542  * the total history exceeds the maximum.  We keep a sliding history of
1543  * tick counts that slowly decays.  This is less precise than the 4BSD
1544  * mechanism since it happens with less regular and frequent events.
1545  */
1546 static void
1547 sched_pctcpu_update(struct td_sched *ts)
1548 {
1549
1550         if (ts->ts_ticks == 0)
1551                 return;
1552         if (ticks - (hz / 10) < ts->ts_ltick &&
1553             SCHED_TICK_TOTAL(ts) < SCHED_TICK_MAX)
1554                 return;
1555         /*
1556          * Adjust counters and watermark for pctcpu calc.
1557          */
1558         if (ts->ts_ltick > ticks - SCHED_TICK_TARG)
1559                 ts->ts_ticks = (ts->ts_ticks / (ticks - ts->ts_ftick)) *
1560                             SCHED_TICK_TARG;
1561         else
1562                 ts->ts_ticks = 0;
1563         ts->ts_ltick = ticks;
1564         ts->ts_ftick = ts->ts_ltick - SCHED_TICK_TARG;
1565 }
1566
1567 /*
1568  * Adjust the priority of a thread.  Move it to the appropriate run-queue
1569  * if necessary.  This is the back-end for several priority related
1570  * functions.
1571  */
1572 static void
1573 sched_thread_priority(struct thread *td, u_char prio)
1574 {
1575         struct td_sched *ts;
1576         struct tdq *tdq;
1577         int oldpri;
1578
1579         KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(td), "prio",
1580             "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d", prio,
1581             KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(curthread));
1582         if (td != curthread && prio > td->td_priority) {
1583                 KTR_POINT3(KTR_SCHED, "thread", sched_tdname(curthread),
1584                     "lend prio", "prio:%d", td->td_priority, "new prio:%d",
1585                     prio, KTR_ATTR_LINKED, sched_tdname(td));
1586         } 
1587         ts = td->td_sched;
1588         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1589         if (td->td_priority == prio)
1590                 return;
1591         /*
1592          * If the priority has been elevated due to priority
1593          * propagation, we may have to move ourselves to a new
1594          * queue.  This could be optimized to not re-add in some
1595          * cases.
1596          */
1597         if (TD_ON_RUNQ(td) && prio < td->td_priority) {
1598                 sched_rem(td);
1599                 td->td_priority = prio;
1600                 sched_add(td, SRQ_BORROWING);
1601                 return;
1602         }
1603         /*
1604          * If the thread is currently running we may have to adjust the lowpri
1605          * information so other cpus are aware of our current priority.
1606          */
1607         if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1608                 tdq = TDQ_CPU(ts->ts_cpu);
1609                 oldpri = td->td_priority;
1610                 td->td_priority = prio;
1611                 if (prio < tdq->tdq_lowpri)
1612                         tdq->tdq_lowpri = prio;
1613                 else if (tdq->tdq_lowpri == oldpri)
1614                         tdq_setlowpri(tdq, td);
1615                 return;
1616         }
1617         td->td_priority = prio;
1618 }
1619
1620 /*
1621  * Update a thread's priority when it is lent another thread's
1622  * priority.
1623  */
1624 void
1625 sched_lend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1626 {
1627
1628         td->td_flags |= TDF_BORROWING;
1629         sched_thread_priority(td, prio);
1630 }
1631
1632 /*
1633  * Restore a thread's priority when priority propagation is
1634  * over.  The prio argument is the minimum priority the thread
1635  * needs to have to satisfy other possible priority lending
1636  * requests.  If the thread's regular priority is less
1637  * important than prio, the thread will keep a priority boost
1638  * of prio.
1639  */
1640 void
1641 sched_unlend_prio(struct thread *td, u_char prio)
1642 {
1643         u_char base_pri;
1644
1645         if (td->td_base_pri >= PRI_MIN_TIMESHARE &&
1646             td->td_base_pri <= PRI_MAX_TIMESHARE)
1647                 base_pri = td->td_user_pri;
1648         else
1649                 base_pri = td->td_base_pri;
1650         if (prio >= base_pri) {
1651                 td->td_flags &= ~TDF_BORROWING;
1652                 sched_thread_priority(td, base_pri);
1653         } else
1654                 sched_lend_prio(td, prio);
1655 }
1656
1657 /*
1658  * Standard entry for setting the priority to an absolute value.
1659  */
1660 void
1661 sched_prio(struct thread *td, u_char prio)
1662 {
1663         u_char oldprio;
1664
1665         /* First, update the base priority. */
1666         td->td_base_pri = prio;
1667
1668         /*
1669          * If the thread is borrowing another thread's priority, don't
1670          * ever lower the priority.
1671          */
1672         if (td->td_flags & TDF_BORROWING && td->td_priority < prio)
1673                 return;
1674
1675         /* Change the real priority. */
1676         oldprio = td->td_priority;
1677         sched_thread_priority(td, prio);
1678
1679         /*
1680          * If the thread is on a turnstile, then let the turnstile update
1681          * its state.
1682          */
1683         if (TD_ON_LOCK(td) && oldprio != prio)
1684                 turnstile_adjust(td, oldprio);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * Set the base user priority, does not effect current running priority.
1689  */
1690 void
1691 sched_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1692 {
1693
1694         td->td_base_user_pri = prio;
1695         if (td->td_lend_user_pri <= prio)
1696                 return;
1697         td->td_user_pri = prio;
1698 }
1699
1700 void
1701 sched_lend_user_prio(struct thread *td, u_char prio)
1702 {
1703
1704         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1705         td->td_lend_user_pri = prio;
1706         td->td_user_pri = min(prio, td->td_base_user_pri);
1707         if (td->td_priority > td->td_user_pri)
1708                 sched_prio(td, td->td_user_pri);
1709         else if (td->td_priority != td->td_user_pri)
1710                 td->td_flags |= TDF_NEEDRESCHED;
1711 }
1712
1713 /*
1714  * Handle migration from sched_switch().  This happens only for
1715  * cpu binding.
1716  */
1717 static struct mtx *
1718 sched_switch_migrate(struct tdq *tdq, struct thread *td, int flags)
1719 {
1720         struct tdq *tdn;
1721
1722         tdn = TDQ_CPU(td->td_sched->ts_cpu);
1723 #ifdef SMP
1724         tdq_load_rem(tdq, td);
1725         /*
1726          * Do the lock dance required to avoid LOR.  We grab an extra
1727          * spinlock nesting to prevent preemption while we're
1728          * not holding either run-queue lock.
1729          */
1730         spinlock_enter();
1731         thread_lock_block(td);  /* This releases the lock on tdq. */
1732
1733         /*
1734          * Acquire both run-queue locks before placing the thread on the new
1735          * run-queue to avoid deadlocks created by placing a thread with a
1736          * blocked lock on the run-queue of a remote processor.  The deadlock
1737          * occurs when a third processor attempts to lock the two queues in
1738          * question while the target processor is spinning with its own
1739          * run-queue lock held while waiting for the blocked lock to clear.
1740          */
1741         tdq_lock_pair(tdn, tdq);
1742         tdq_add(tdn, td, flags);
1743         tdq_notify(tdn, td);
1744         TDQ_UNLOCK(tdn);
1745         spinlock_exit();
1746 #endif
1747         return (TDQ_LOCKPTR(tdn));
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Variadic version of thread_lock_unblock() that does not assume td_lock
1752  * is blocked.
1753  */
1754 static inline void
1755 thread_unblock_switch(struct thread *td, struct mtx *mtx)
1756 {
1757         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&td->td_lock,
1758             (uintptr_t)mtx);
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Switch threads.  This function has to handle threads coming in while
1763  * blocked for some reason, running, or idle.  It also must deal with
1764  * migrating a thread from one queue to another as running threads may
1765  * be assigned elsewhere via binding.
1766  */
1767 void
1768 sched_switch(struct thread *td, struct thread *newtd, int flags)
1769 {
1770         struct tdq *tdq;
1771         struct td_sched *ts;
1772         struct mtx *mtx;
1773         int srqflag;
1774         int cpuid;
1775
1776         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1777         KASSERT(newtd == NULL, ("sched_switch: Unsupported newtd argument"));
1778
1779         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1780         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1781         ts = td->td_sched;
1782         mtx = td->td_lock;
1783         ts->ts_rltick = ticks;
1784         td->td_lastcpu = td->td_oncpu;
1785         td->td_oncpu = NOCPU;
1786         if (!(flags & SW_PREEMPT))
1787                 td->td_flags &= ~TDF_NEEDRESCHED;
1788         td->td_owepreempt = 0;
1789         tdq->tdq_switchcnt++;
1790         /*
1791          * The lock pointer in an idle thread should never change.  Reset it
1792          * to CAN_RUN as well.
1793          */
1794         if (TD_IS_IDLETHREAD(td)) {
1795                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1796                 TD_SET_CAN_RUN(td);
1797         } else if (TD_IS_RUNNING(td)) {
1798                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1799                 srqflag = (flags & SW_PREEMPT) ?
1800                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING|SRQ_PREEMPTED :
1801                     SRQ_OURSELF|SRQ_YIELDING;
1802 #ifdef SMP
1803                 if (THREAD_CAN_MIGRATE(td) && !THREAD_CAN_SCHED(td, ts->ts_cpu))
1804                         ts->ts_cpu = sched_pickcpu(td, 0);
1805 #endif
1806                 if (ts->ts_cpu == cpuid)
1807                         tdq_runq_add(tdq, td, srqflag);
1808                 else {
1809                         KASSERT(THREAD_CAN_MIGRATE(td) ||
1810                             (ts->ts_flags & TSF_BOUND) != 0,
1811                             ("Thread %p shouldn't migrate", td));
1812                         mtx = sched_switch_migrate(tdq, td, srqflag);
1813                 }
1814         } else {
1815                 /* This thread must be going to sleep. */
1816                 TDQ_LOCK(tdq);
1817                 mtx = thread_lock_block(td);
1818                 tdq_load_rem(tdq, td);
1819         }
1820         /*
1821          * We enter here with the thread blocked and assigned to the
1822          * appropriate cpu run-queue or sleep-queue and with the current
1823          * thread-queue locked.
1824          */
1825         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
1826         newtd = choosethread();
1827         /*
1828          * Call the MD code to switch contexts if necessary.
1829          */
1830         if (td != newtd) {
1831 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1832                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1833                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_OUT);
1834 #endif
1835                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
1836                 TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
1837
1838 #ifdef KDTRACE_HOOKS
1839                 /*
1840                  * If DTrace has set the active vtime enum to anything
1841                  * other than INACTIVE (0), then it should have set the
1842                  * function to call.
1843                  */
1844                 if (dtrace_vtime_active)
1845                         (*dtrace_vtime_switch_func)(newtd);
1846 #endif
1847
1848                 cpu_switch(td, newtd, mtx);
1849                 /*
1850                  * We may return from cpu_switch on a different cpu.  However,
1851                  * we always return with td_lock pointing to the current cpu's
1852                  * run queue lock.
1853                  */
1854                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1855                 tdq = TDQ_CPU(cpuid);
1856                 lock_profile_obtain_lock_success(
1857                     &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
1858 #ifdef  HWPMC_HOOKS
1859                 if (PMC_PROC_IS_USING_PMCS(td->td_proc))
1860                         PMC_SWITCH_CONTEXT(td, PMC_FN_CSW_IN);
1861 #endif
1862         } else
1863                 thread_unblock_switch(td, mtx);
1864         /*
1865          * Assert that all went well and return.
1866          */
1867         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED|MA_NOTRECURSED);
1868         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
1869         td->td_oncpu = cpuid;
1870 }
1871
1872 /*
1873  * Adjust thread priorities as a result of a nice request.
1874  */
1875 void
1876 sched_nice(struct proc *p, int nice)
1877 {
1878         struct thread *td;
1879
1880         PROC_LOCK_ASSERT(p, MA_OWNED);
1881
1882         p->p_nice = nice;
1883         FOREACH_THREAD_IN_PROC(p, td) {
1884                 thread_lock(td);
1885                 sched_priority(td);
1886                 sched_prio(td, td->td_base_user_pri);
1887                 thread_unlock(td);
1888         }
1889 }
1890
1891 /*
1892  * Record the sleep time for the interactivity scorer.
1893  */
1894 void
1895 sched_sleep(struct thread *td, int prio)
1896 {
1897
1898         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1899
1900         td->td_slptick = ticks;
1901         if (TD_IS_SUSPENDED(td) || prio >= PSOCK)
1902                 td->td_flags |= TDF_CANSWAP;
1903         if (PRI_BASE(td->td_pri_class) != PRI_TIMESHARE)
1904                 return;
1905         if (static_boost == 1 && prio)
1906                 sched_prio(td, prio);
1907         else if (static_boost && td->td_priority > static_boost)
1908                 sched_prio(td, static_boost);
1909 }
1910
1911 /*
1912  * Schedule a thread to resume execution and record how long it voluntarily
1913  * slept.  We also update the pctcpu, interactivity, and priority.
1914  */
1915 void
1916 sched_wakeup(struct thread *td)
1917 {
1918         struct td_sched *ts;
1919         int slptick;
1920
1921         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1922         ts = td->td_sched;
1923         td->td_flags &= ~TDF_CANSWAP;
1924         /*
1925          * If we slept for more than a tick update our interactivity and
1926          * priority.
1927          */
1928         slptick = td->td_slptick;
1929         td->td_slptick = 0;
1930         if (slptick && slptick != ticks) {
1931                 u_int hzticks;
1932
1933                 hzticks = (ticks - slptick) << SCHED_TICK_SHIFT;
1934                 ts->ts_slptime += hzticks;
1935                 sched_interact_update(td);
1936                 sched_pctcpu_update(ts);
1937         }
1938         /* Reset the slice value after we sleep. */
1939         ts->ts_slice = sched_slice;
1940         sched_add(td, SRQ_BORING);
1941 }
1942
1943 /*
1944  * Penalize the parent for creating a new child and initialize the child's
1945  * priority.
1946  */
1947 void
1948 sched_fork(struct thread *td, struct thread *child)
1949 {
1950         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1951         sched_fork_thread(td, child);
1952         /*
1953          * Penalize the parent and child for forking.
1954          */
1955         sched_interact_fork(child);
1956         sched_priority(child);
1957         td->td_sched->ts_runtime += tickincr;
1958         sched_interact_update(td);
1959         sched_priority(td);
1960 }
1961
1962 /*
1963  * Fork a new thread, may be within the same process.
1964  */
1965 void
1966 sched_fork_thread(struct thread *td, struct thread *child)
1967 {
1968         struct td_sched *ts;
1969         struct td_sched *ts2;
1970
1971         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
1972         /*
1973          * Initialize child.
1974          */
1975         ts = td->td_sched;
1976         ts2 = child->td_sched;
1977         child->td_lock = TDQ_LOCKPTR(TDQ_SELF());
1978         child->td_cpuset = cpuset_ref(td->td_cpuset);
1979         ts2->ts_cpu = ts->ts_cpu;
1980         ts2->ts_flags = 0;
1981         /*
1982          * Grab our parents cpu estimation information.
1983          */
1984         ts2->ts_ticks = ts->ts_ticks;
1985         ts2->ts_ltick = ts->ts_ltick;
1986         ts2->ts_incrtick = ts->ts_incrtick;
1987         ts2->ts_ftick = ts->ts_ftick;
1988         /*
1989          * Do not inherit any borrowed priority from the parent.
1990          */
1991         child->td_priority = child->td_base_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:%d", 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:%d", 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 (PRI_BASE(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(int cnt)
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 += cnt << 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         CPU_FOREACH(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                         tdq->tdq_cpu_idle = 1;
2556                         if (tdq->tdq_load == 0) {
2557                                 cpu_idle(switchcnt > sched_idlespinthresh * 4);
2558                                 tdq->tdq_switchcnt++;
2559                         }
2560                         tdq->tdq_cpu_idle = 0;
2561                 }
2562                 if (tdq->tdq_load) {
2563                         thread_lock(td);
2564                         mi_switch(SW_VOL | SWT_IDLE, NULL);
2565                         thread_unlock(td);
2566                 }
2567         }
2568 }
2569
2570 /*
2571  * A CPU is entering for the first time or a thread is exiting.
2572  */
2573 void
2574 sched_throw(struct thread *td)
2575 {
2576         struct thread *newtd;
2577         struct tdq *tdq;
2578
2579         tdq = TDQ_SELF();
2580         if (td == NULL) {
2581                 /* Correct spinlock nesting and acquire the correct lock. */
2582                 TDQ_LOCK(tdq);
2583                 spinlock_exit();
2584         } else {
2585                 MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2586                 tdq_load_rem(tdq, td);
2587                 lock_profile_release_lock(&TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object);
2588         }
2589         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
2590         newtd = choosethread();
2591         TDQ_LOCKPTR(tdq)->mtx_lock = (uintptr_t)newtd;
2592         PCPU_SET(switchtime, cpu_ticks());
2593         PCPU_SET(switchticks, ticks);
2594         cpu_throw(td, newtd);           /* doesn't return */
2595 }
2596
2597 /*
2598  * This is called from fork_exit().  Just acquire the correct locks and
2599  * let fork do the rest of the work.
2600  */
2601 void
2602 sched_fork_exit(struct thread *td)
2603 {
2604         struct td_sched *ts;
2605         struct tdq *tdq;
2606         int cpuid;
2607
2608         /*
2609          * Finish setting up thread glue so that it begins execution in a
2610          * non-nested critical section with the scheduler lock held.
2611          */
2612         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2613         tdq = TDQ_CPU(cpuid);
2614         ts = td->td_sched;
2615         if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
2616                 td->td_lock = TDQ_LOCKPTR(tdq);
2617         MPASS(td->td_lock == TDQ_LOCKPTR(tdq));
2618         td->td_oncpu = cpuid;
2619         TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2620         lock_profile_obtain_lock_success(
2621             &TDQ_LOCKPTR(tdq)->lock_object, 0, 0, __FILE__, __LINE__);
2622 }
2623
2624 /*
2625  * Create on first use to catch odd startup conditons.
2626  */
2627 char *
2628 sched_tdname(struct thread *td)
2629 {
2630 #ifdef KTR
2631         struct td_sched *ts;
2632
2633         ts = td->td_sched;
2634         if (ts->ts_name[0] == '\0')
2635                 snprintf(ts->ts_name, sizeof(ts->ts_name),
2636                     "%s tid %d", td->td_name, td->td_tid);
2637         return (ts->ts_name);
2638 #else
2639         return (td->td_name);
2640 #endif
2641 }
2642
2643 #ifdef SMP
2644
2645 /*
2646  * Build the CPU topology dump string. Is recursively called to collect
2647  * the topology tree.
2648  */
2649 static int
2650 sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(struct sbuf *sb, struct cpu_group *cg,
2651     int indent)
2652 {
2653         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
2654         int i, first;
2655
2656         sbuf_printf(sb, "%*s<group level=\"%d\" cache-level=\"%d\">\n", indent,
2657             "", 1 + indent / 2, cg->cg_level);
2658         sbuf_printf(sb, "%*s <cpu count=\"%d\" mask=\"%s\">", indent, "",
2659             cg->cg_count, cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &cg->cg_mask));
2660         first = TRUE;
2661         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
2662                 if (CPU_ISSET(i, &cg->cg_mask)) {
2663                         if (!first)
2664                                 sbuf_printf(sb, ", ");
2665                         else
2666                                 first = FALSE;
2667                         sbuf_printf(sb, "%d", i);
2668                 }
2669         }
2670         sbuf_printf(sb, "</cpu>\n");
2671
2672         if (cg->cg_flags != 0) {
2673                 sbuf_printf(sb, "%*s <flags>", indent, "");
2674                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_HTT) != 0)
2675                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"HTT\">HTT group</flag>");
2676                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_THREAD) != 0)
2677                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"THREAD\">THREAD group</flag>");
2678                 if ((cg->cg_flags & CG_FLAG_SMT) != 0)
2679                         sbuf_printf(sb, "<flag name=\"SMT\">SMT group</flag>");
2680                 sbuf_printf(sb, "</flags>\n");
2681         }
2682
2683         if (cg->cg_children > 0) {
2684                 sbuf_printf(sb, "%*s <children>\n", indent, "");
2685                 for (i = 0; i < cg->cg_children; i++)
2686                         sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(sb, 
2687                             &cg->cg_child[i], indent+2);
2688                 sbuf_printf(sb, "%*s </children>\n", indent, "");
2689         }
2690         sbuf_printf(sb, "%*s</group>\n", indent, "");
2691         return (0);
2692 }
2693
2694 /*
2695  * Sysctl handler for retrieving topology dump. It's a wrapper for
2696  * the recursive sysctl_kern_smp_topology_spec_internal().
2697  */
2698 static int
2699 sysctl_kern_sched_topology_spec(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2700 {
2701         struct sbuf *topo;
2702         int err;
2703
2704         KASSERT(cpu_top != NULL, ("cpu_top isn't initialized"));
2705
2706         topo = sbuf_new(NULL, NULL, 500, SBUF_AUTOEXTEND);
2707         if (topo == NULL)
2708                 return (ENOMEM);
2709
2710         sbuf_printf(topo, "<groups>\n");
2711         err = sysctl_kern_sched_topology_spec_internal(topo, cpu_top, 1);
2712         sbuf_printf(topo, "</groups>\n");
2713
2714         if (err == 0) {
2715                 sbuf_finish(topo);
2716                 err = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(topo), sbuf_len(topo));
2717         }
2718         sbuf_delete(topo);
2719         return (err);
2720 }
2721
2722 #endif
2723
2724 SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, sched, CTLFLAG_RW, 0, "Scheduler");
2725 SYSCTL_STRING(_kern_sched, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, "ULE", 0,
2726     "Scheduler name");
2727 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, slice, CTLFLAG_RW, &sched_slice, 0,
2728     "Slice size for timeshare threads");
2729 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, interact, CTLFLAG_RW, &sched_interact, 0,
2730      "Interactivity score threshold");
2731 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, preempt_thresh, CTLFLAG_RW, &preempt_thresh,
2732      0,"Min priority for preemption, lower priorities have greater precedence");
2733 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, static_boost, CTLFLAG_RW, &static_boost,
2734      0,"Controls whether static kernel priorities are assigned to sleeping threads.");
2735 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespins, CTLFLAG_RW, &sched_idlespins,
2736      0,"Number of times idle will spin waiting for new work.");
2737 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, idlespinthresh, CTLFLAG_RW, &sched_idlespinthresh,
2738      0,"Threshold before we will permit idle spinning.");
2739 #ifdef SMP
2740 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, affinity, CTLFLAG_RW, &affinity, 0,
2741     "Number of hz ticks to keep thread affinity for");
2742 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance, CTLFLAG_RW, &rebalance, 0,
2743     "Enables the long-term load balancer");
2744 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, balance_interval, CTLFLAG_RW,
2745     &balance_interval, 0,
2746     "Average frequency in stathz ticks to run the long-term balancer");
2747 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_htt, CTLFLAG_RW, &steal_htt, 0,
2748     "Steals work from another hyper-threaded core on idle");
2749 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_idle, CTLFLAG_RW, &steal_idle, 0,
2750     "Attempts to steal work from other cores before idling");
2751 SYSCTL_INT(_kern_sched, OID_AUTO, steal_thresh, CTLFLAG_RW, &steal_thresh, 0,
2752     "Minimum load on remote cpu before we'll steal");
2753
2754 /* Retrieve SMP topology */
2755 SYSCTL_PROC(_kern_sched, OID_AUTO, topology_spec, CTLTYPE_STRING |
2756     CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_kern_sched_topology_spec, "A", 
2757     "XML dump of detected CPU topology");
2758
2759 #endif
2760
2761 /* ps compat.  All cpu percentages from ULE are weighted. */
2762 static int ccpu = 0;
2763 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, ccpu, CTLFLAG_RD, &ccpu, 0, "");