]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/kern/subr_sleepqueue.c
MFC r324445:
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / kern / subr_sleepqueue.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2004 John Baldwin <jhb@FreeBSD.org>
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 /*
28  * Implementation of sleep queues used to hold queue of threads blocked on
29  * a wait channel.  Sleep queues different from turnstiles in that wait
30  * channels are not owned by anyone, so there is no priority propagation.
31  * Sleep queues can also provide a timeout and can also be interrupted by
32  * signals.  That said, there are several similarities between the turnstile
33  * and sleep queue implementations.  (Note: turnstiles were implemented
34  * first.)  For example, both use a hash table of the same size where each
35  * bucket is referred to as a "chain" that contains both a spin lock and
36  * a linked list of queues.  An individual queue is located by using a hash
37  * to pick a chain, locking the chain, and then walking the chain searching
38  * for the queue.  This means that a wait channel object does not need to
39  * embed it's queue head just as locks do not embed their turnstile queue
40  * head.  Threads also carry around a sleep queue that they lend to the
41  * wait channel when blocking.  Just as in turnstiles, the queue includes
42  * a free list of the sleep queues of other threads blocked on the same
43  * wait channel in the case of multiple waiters.
44  *
45  * Some additional functionality provided by sleep queues include the
46  * ability to set a timeout.  The timeout is managed using a per-thread
47  * callout that resumes a thread if it is asleep.  A thread may also
48  * catch signals while it is asleep (aka an interruptible sleep).  The
49  * signal code uses sleepq_abort() to interrupt a sleeping thread.  Finally,
50  * sleep queues also provide some extra assertions.  One is not allowed to
51  * mix the sleep/wakeup and cv APIs for a given wait channel.  Also, one
52  * must consistently use the same lock to synchronize with a wait channel,
53  * though this check is currently only a warning for sleep/wakeup due to
54  * pre-existing abuse of that API.  The same lock must also be held when
55  * awakening threads, though that is currently only enforced for condition
56  * variables.
57  */
58
59 #include <sys/cdefs.h>
60 __FBSDID("$FreeBSD$");
61
62 #include "opt_sleepqueue_profiling.h"
63 #include "opt_ddb.h"
64 #include "opt_kdtrace.h"
65 #include "opt_sched.h"
66
67 #include <sys/param.h>
68 #include <sys/systm.h>
69 #include <sys/lock.h>
70 #include <sys/kernel.h>
71 #include <sys/ktr.h>
72 #include <sys/mutex.h>
73 #include <sys/proc.h>
74 #include <sys/sbuf.h>
75 #include <sys/sched.h>
76 #include <sys/sdt.h>
77 #include <sys/signalvar.h>
78 #include <sys/sleepqueue.h>
79 #include <sys/sysctl.h>
80
81 #include <vm/uma.h>
82
83 #ifdef DDB
84 #include <ddb/ddb.h>
85 #endif
86
87 /*
88  * Constants for the hash table of sleep queue chains.  These constants are
89  * the same ones that 4BSD (and possibly earlier versions of BSD) used.
90  * Basically, we ignore the lower 8 bits of the address since most wait
91  * channel pointers are aligned and only look at the next 7 bits for the
92  * hash.  SC_TABLESIZE must be a power of two for SC_MASK to work properly.
93  */
94 #define SC_TABLESIZE    128                     /* Must be power of 2. */
95 #define SC_MASK         (SC_TABLESIZE - 1)
96 #define SC_SHIFT        8
97 #define SC_HASH(wc)     (((uintptr_t)(wc) >> SC_SHIFT) & SC_MASK)
98 #define SC_LOOKUP(wc)   &sleepq_chains[SC_HASH(wc)]
99 #define NR_SLEEPQS      2
100 /*
101  * There two different lists of sleep queues.  Both lists are connected
102  * via the sq_hash entries.  The first list is the sleep queue chain list
103  * that a sleep queue is on when it is attached to a wait channel.  The
104  * second list is the free list hung off of a sleep queue that is attached
105  * to a wait channel.
106  *
107  * Each sleep queue also contains the wait channel it is attached to, the
108  * list of threads blocked on that wait channel, flags specific to the
109  * wait channel, and the lock used to synchronize with a wait channel.
110  * The flags are used to catch mismatches between the various consumers
111  * of the sleep queue API (e.g. sleep/wakeup and condition variables).
112  * The lock pointer is only used when invariants are enabled for various
113  * debugging checks.
114  *
115  * Locking key:
116  *  c - sleep queue chain lock
117  */
118 struct sleepqueue {
119         TAILQ_HEAD(, thread) sq_blocked[NR_SLEEPQS];    /* (c) Blocked threads. */
120         u_int sq_blockedcnt[NR_SLEEPQS];        /* (c) N. of blocked threads. */
121         LIST_ENTRY(sleepqueue) sq_hash;         /* (c) Chain and free list. */
122         LIST_HEAD(, sleepqueue) sq_free;        /* (c) Free queues. */
123         void    *sq_wchan;                      /* (c) Wait channel. */
124         int     sq_type;                        /* (c) Queue type. */
125 #ifdef INVARIANTS
126         struct lock_object *sq_lock;            /* (c) Associated lock. */
127 #endif
128 };
129
130 struct sleepqueue_chain {
131         LIST_HEAD(, sleepqueue) sc_queues;      /* List of sleep queues. */
132         struct mtx sc_lock;                     /* Spin lock for this chain. */
133 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
134         u_int   sc_depth;                       /* Length of sc_queues. */
135         u_int   sc_max_depth;                   /* Max length of sc_queues. */
136 #endif
137 };
138
139 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
140 u_int sleepq_max_depth;
141 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, sleepq, CTLFLAG_RD, 0, "sleepq profiling");
142 static SYSCTL_NODE(_debug_sleepq, OID_AUTO, chains, CTLFLAG_RD, 0,
143     "sleepq chain stats");
144 SYSCTL_UINT(_debug_sleepq, OID_AUTO, max_depth, CTLFLAG_RD, &sleepq_max_depth,
145     0, "maxmimum depth achieved of a single chain");
146
147 static void     sleepq_profile(const char *wmesg);
148 static int      prof_enabled;
149 #endif
150 static struct sleepqueue_chain sleepq_chains[SC_TABLESIZE];
151 static uma_zone_t sleepq_zone;
152
153 /*
154  * Prototypes for non-exported routines.
155  */
156 static int      sleepq_catch_signals(void *wchan, int pri);
157 static int      sleepq_check_signals(void);
158 static int      sleepq_check_timeout(void);
159 #ifdef INVARIANTS
160 static void     sleepq_dtor(void *mem, int size, void *arg);
161 #endif
162 static int      sleepq_init(void *mem, int size, int flags);
163 static int      sleepq_resume_thread(struct sleepqueue *sq, struct thread *td,
164                     int pri);
165 static void     sleepq_switch(void *wchan, int pri);
166 static void     sleepq_timeout(void *arg);
167
168 SDT_PROBE_DECLARE(sched, , , sleep);
169 SDT_PROBE_DECLARE(sched, , , wakeup);
170
171 /*
172  * Early initialization of sleep queues that is called from the sleepinit()
173  * SYSINIT.
174  */
175 void
176 init_sleepqueues(void)
177 {
178 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
179         struct sysctl_oid *chain_oid;
180         char chain_name[10];
181 #endif
182         int i;
183
184         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++) {
185                 LIST_INIT(&sleepq_chains[i].sc_queues);
186                 mtx_init(&sleepq_chains[i].sc_lock, "sleepq chain", NULL,
187                     MTX_SPIN | MTX_RECURSE);
188 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
189                 snprintf(chain_name, sizeof(chain_name), "%d", i);
190                 chain_oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, 
191                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_debug_sleepq_chains), OID_AUTO,
192                     chain_name, CTLFLAG_RD, NULL, "sleepq chain stats");
193                 SYSCTL_ADD_UINT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
194                     "depth", CTLFLAG_RD, &sleepq_chains[i].sc_depth, 0, NULL);
195                 SYSCTL_ADD_UINT(NULL, SYSCTL_CHILDREN(chain_oid), OID_AUTO,
196                     "max_depth", CTLFLAG_RD, &sleepq_chains[i].sc_max_depth, 0,
197                     NULL);
198 #endif
199         }
200         sleepq_zone = uma_zcreate("SLEEPQUEUE", sizeof(struct sleepqueue),
201 #ifdef INVARIANTS
202             NULL, sleepq_dtor, sleepq_init, NULL, UMA_ALIGN_CACHE, 0);
203 #else
204             NULL, NULL, sleepq_init, NULL, UMA_ALIGN_CACHE, 0);
205 #endif
206         
207         thread0.td_sleepqueue = sleepq_alloc();
208 }
209
210 /*
211  * Get a sleep queue for a new thread.
212  */
213 struct sleepqueue *
214 sleepq_alloc(void)
215 {
216
217         return (uma_zalloc(sleepq_zone, M_WAITOK));
218 }
219
220 /*
221  * Free a sleep queue when a thread is destroyed.
222  */
223 void
224 sleepq_free(struct sleepqueue *sq)
225 {
226
227         uma_zfree(sleepq_zone, sq);
228 }
229
230 /*
231  * Lock the sleep queue chain associated with the specified wait channel.
232  */
233 void
234 sleepq_lock(void *wchan)
235 {
236         struct sleepqueue_chain *sc;
237
238         sc = SC_LOOKUP(wchan);
239         mtx_lock_spin(&sc->sc_lock);
240 }
241
242 /*
243  * Look up the sleep queue associated with a given wait channel in the hash
244  * table locking the associated sleep queue chain.  If no queue is found in
245  * the table, NULL is returned.
246  */
247 struct sleepqueue *
248 sleepq_lookup(void *wchan)
249 {
250         struct sleepqueue_chain *sc;
251         struct sleepqueue *sq;
252
253         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
254         sc = SC_LOOKUP(wchan);
255         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
256         LIST_FOREACH(sq, &sc->sc_queues, sq_hash)
257                 if (sq->sq_wchan == wchan)
258                         return (sq);
259         return (NULL);
260 }
261
262 /*
263  * Unlock the sleep queue chain associated with a given wait channel.
264  */
265 void
266 sleepq_release(void *wchan)
267 {
268         struct sleepqueue_chain *sc;
269
270         sc = SC_LOOKUP(wchan);
271         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
272 }
273
274 /*
275  * Places the current thread on the sleep queue for the specified wait
276  * channel.  If INVARIANTS is enabled, then it associates the passed in
277  * lock with the sleepq to make sure it is held when that sleep queue is
278  * woken up.
279  */
280 void
281 sleepq_add(void *wchan, struct lock_object *lock, const char *wmesg, int flags,
282     int queue)
283 {
284         struct sleepqueue_chain *sc;
285         struct sleepqueue *sq;
286         struct thread *td;
287
288         td = curthread;
289         sc = SC_LOOKUP(wchan);
290         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
291         MPASS(td->td_sleepqueue != NULL);
292         MPASS(wchan != NULL);
293         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
294
295         /* If this thread is not allowed to sleep, die a horrible death. */
296         KASSERT(!(td->td_pflags & TDP_NOSLEEPING),
297             ("Trying sleep, but thread marked as sleeping prohibited"));
298
299         /* Look up the sleep queue associated with the wait channel 'wchan'. */
300         sq = sleepq_lookup(wchan);
301
302         /*
303          * If the wait channel does not already have a sleep queue, use
304          * this thread's sleep queue.  Otherwise, insert the current thread
305          * into the sleep queue already in use by this wait channel.
306          */
307         if (sq == NULL) {
308 #ifdef INVARIANTS
309                 int i;
310
311                 sq = td->td_sleepqueue;
312                 for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
313                         KASSERT(TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]),
314                             ("thread's sleep queue %d is not empty", i));
315                         KASSERT(sq->sq_blockedcnt[i] == 0,
316                             ("thread's sleep queue %d count mismatches", i));
317                 }
318                 KASSERT(LIST_EMPTY(&sq->sq_free),
319                     ("thread's sleep queue has a non-empty free list"));
320                 KASSERT(sq->sq_wchan == NULL, ("stale sq_wchan pointer"));
321                 sq->sq_lock = lock;
322 #endif
323 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
324                 sc->sc_depth++;
325                 if (sc->sc_depth > sc->sc_max_depth) {
326                         sc->sc_max_depth = sc->sc_depth;
327                         if (sc->sc_max_depth > sleepq_max_depth)
328                                 sleepq_max_depth = sc->sc_max_depth;
329                 }
330 #endif
331                 sq = td->td_sleepqueue;
332                 LIST_INSERT_HEAD(&sc->sc_queues, sq, sq_hash);
333                 sq->sq_wchan = wchan;
334                 sq->sq_type = flags & SLEEPQ_TYPE;
335         } else {
336                 MPASS(wchan == sq->sq_wchan);
337                 MPASS(lock == sq->sq_lock);
338                 MPASS((flags & SLEEPQ_TYPE) == sq->sq_type);
339                 LIST_INSERT_HEAD(&sq->sq_free, td->td_sleepqueue, sq_hash);
340         }
341         thread_lock(td);
342         TAILQ_INSERT_TAIL(&sq->sq_blocked[queue], td, td_slpq);
343         sq->sq_blockedcnt[queue]++;
344         td->td_sleepqueue = NULL;
345         td->td_sqqueue = queue;
346         td->td_wchan = wchan;
347         td->td_wmesg = wmesg;
348         if (flags & SLEEPQ_INTERRUPTIBLE) {
349                 td->td_flags |= TDF_SINTR;
350                 td->td_flags &= ~TDF_SLEEPABORT;
351         }
352         thread_unlock(td);
353 }
354
355 /*
356  * Sets a timeout that will remove the current thread from the specified
357  * sleep queue after timo ticks if the thread has not already been awakened.
358  */
359 void
360 sleepq_set_timeout(void *wchan, int timo)
361 {
362         struct sleepqueue_chain *sc;
363         struct thread *td;
364
365         td = curthread;
366         sc = SC_LOOKUP(wchan);
367         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
368         MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
369         MPASS(td->td_sleepqueue == NULL);
370         MPASS(wchan != NULL);
371         callout_reset_curcpu(&td->td_slpcallout, timo, sleepq_timeout, td);
372 }
373
374 /*
375  * Return the number of actual sleepers for the specified queue.
376  */
377 u_int
378 sleepq_sleepcnt(void *wchan, int queue)
379 {
380         struct sleepqueue *sq;
381
382         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
383         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
384         sq = sleepq_lookup(wchan);
385         if (sq == NULL)
386                 return (0);
387         return (sq->sq_blockedcnt[queue]);
388 }
389
390 /*
391  * Marks the pending sleep of the current thread as interruptible and
392  * makes an initial check for pending signals before putting a thread
393  * to sleep. Enters and exits with the thread lock held.  Thread lock
394  * may have transitioned from the sleepq lock to a run lock.
395  */
396 static int
397 sleepq_catch_signals(void *wchan, int pri)
398 {
399         struct sleepqueue_chain *sc;
400         struct sleepqueue *sq;
401         struct thread *td;
402         struct proc *p;
403         struct sigacts *ps;
404         int sig, ret, stop_allowed;
405
406         td = curthread;
407         p = curproc;
408         sc = SC_LOOKUP(wchan);
409         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
410         MPASS(wchan != NULL);
411         if ((td->td_pflags & TDP_WAKEUP) != 0) {
412                 td->td_pflags &= ~TDP_WAKEUP;
413                 ret = EINTR;
414                 thread_lock(td);
415                 goto out;
416         }
417
418         /*
419          * See if there are any pending signals for this thread.  If not
420          * we can switch immediately.  Otherwise do the signal processing
421          * directly.
422          */
423         thread_lock(td);
424         if ((td->td_flags & (TDF_NEEDSIGCHK | TDF_NEEDSUSPCHK)) == 0) {
425                 sleepq_switch(wchan, pri);
426                 return (0);
427         }
428         stop_allowed = (td->td_flags & TDF_SBDRY) ? SIG_STOP_NOT_ALLOWED :
429             SIG_STOP_ALLOWED;
430         thread_unlock(td);
431         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
432         CTR3(KTR_PROC, "sleepq catching signals: thread %p (pid %ld, %s)",
433                 (void *)td, (long)p->p_pid, td->td_name);
434         PROC_LOCK(p);
435         ps = p->p_sigacts;
436         mtx_lock(&ps->ps_mtx);
437         sig = cursig(td, stop_allowed);
438         if (sig == 0) {
439                 mtx_unlock(&ps->ps_mtx);
440                 ret = thread_suspend_check(1);
441                 MPASS(ret == 0 || ret == EINTR || ret == ERESTART);
442         } else {
443                 if (SIGISMEMBER(ps->ps_sigintr, sig))
444                         ret = EINTR;
445                 else
446                         ret = ERESTART;
447                 mtx_unlock(&ps->ps_mtx);
448         }
449         /*
450          * Lock the per-process spinlock prior to dropping the PROC_LOCK
451          * to avoid a signal delivery race.  PROC_LOCK, PROC_SLOCK, and
452          * thread_lock() are currently held in tdsendsignal().
453          */
454         PROC_SLOCK(p);
455         mtx_lock_spin(&sc->sc_lock);
456         PROC_UNLOCK(p);
457         thread_lock(td);
458         PROC_SUNLOCK(p);
459         if (ret == 0) {
460                 sleepq_switch(wchan, pri);
461                 return (0);
462         }
463 out:
464         /*
465          * There were pending signals and this thread is still
466          * on the sleep queue, remove it from the sleep queue.
467          */
468         if (TD_ON_SLEEPQ(td)) {
469                 sq = sleepq_lookup(wchan);
470                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, 0)) {
471 #ifdef INVARIANTS
472                         /*
473                          * This thread hasn't gone to sleep yet, so it
474                          * should not be swapped out.
475                          */
476                         panic("not waking up swapper");
477 #endif
478                 }
479         }
480         mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
481         MPASS(td->td_lock != &sc->sc_lock);
482         return (ret);
483 }
484
485 /*
486  * Switches to another thread if we are still asleep on a sleep queue.
487  * Returns with thread lock.
488  */
489 static void
490 sleepq_switch(void *wchan, int pri)
491 {
492         struct sleepqueue_chain *sc;
493         struct sleepqueue *sq;
494         struct thread *td;
495
496         td = curthread;
497         sc = SC_LOOKUP(wchan);
498         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
499         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
500
501         /* 
502          * If we have a sleep queue, then we've already been woken up, so
503          * just return.
504          */
505         if (td->td_sleepqueue != NULL) {
506                 mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
507                 return;
508         }
509
510         /*
511          * If TDF_TIMEOUT is set, then our sleep has been timed out
512          * already but we are still on the sleep queue, so dequeue the
513          * thread and return.
514          */
515         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
516                 MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
517                 sq = sleepq_lookup(wchan);
518                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, 0)) {
519 #ifdef INVARIANTS
520                         /*
521                          * This thread hasn't gone to sleep yet, so it
522                          * should not be swapped out.
523                          */
524                         panic("not waking up swapper");
525 #endif
526                 }
527                 mtx_unlock_spin(&sc->sc_lock);
528                 return;         
529         }
530 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
531         if (prof_enabled)
532                 sleepq_profile(td->td_wmesg);
533 #endif
534         MPASS(td->td_sleepqueue == NULL);
535         sched_sleep(td, pri);
536         thread_lock_set(td, &sc->sc_lock);
537         SDT_PROBE0(sched, , , sleep);
538         TD_SET_SLEEPING(td);
539         mi_switch(SW_VOL | SWT_SLEEPQ, NULL);
540         KASSERT(TD_IS_RUNNING(td), ("running but not TDS_RUNNING"));
541         CTR3(KTR_PROC, "sleepq resume: thread %p (pid %ld, %s)",
542             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
543 }
544
545 /*
546  * Check to see if we timed out.
547  */
548 static int
549 sleepq_check_timeout(void)
550 {
551         struct thread *td;
552
553         td = curthread;
554         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
555
556         /*
557          * If TDF_TIMEOUT is set, we timed out.
558          */
559         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
560                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
561                 return (EWOULDBLOCK);
562         }
563
564         /*
565          * If TDF_TIMOFAIL is set, the timeout ran after we had
566          * already been woken up.
567          */
568         if (td->td_flags & TDF_TIMOFAIL)
569                 td->td_flags &= ~TDF_TIMOFAIL;
570
571         /*
572          * If callout_stop() fails, then the timeout is running on
573          * another CPU, so synchronize with it to avoid having it
574          * accidentally wake up a subsequent sleep.
575          */
576         else if (callout_stop(&td->td_slpcallout) == 0) {
577                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
578                 TD_SET_SLEEPING(td);
579                 mi_switch(SW_INVOL | SWT_SLEEPQTIMO, NULL);
580         }
581         return (0);
582 }
583
584 /*
585  * Check to see if we were awoken by a signal.
586  */
587 static int
588 sleepq_check_signals(void)
589 {
590         struct thread *td;
591
592         td = curthread;
593         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
594
595         /* We are no longer in an interruptible sleep. */
596         if (td->td_flags & TDF_SINTR)
597                 td->td_flags &= ~TDF_SINTR;
598
599         if (td->td_flags & TDF_SLEEPABORT) {
600                 td->td_flags &= ~TDF_SLEEPABORT;
601                 return (td->td_intrval);
602         }
603
604         return (0);
605 }
606
607 /*
608  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue.
609  */
610 void
611 sleepq_wait(void *wchan, int pri)
612 {
613         struct thread *td;
614
615         td = curthread;
616         MPASS(!(td->td_flags & TDF_SINTR));
617         thread_lock(td);
618         sleepq_switch(wchan, pri);
619         thread_unlock(td);
620 }
621
622 /*
623  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue
624  * or it is interrupted by a signal.
625  */
626 int
627 sleepq_wait_sig(void *wchan, int pri)
628 {
629         int rcatch;
630         int rval;
631
632         rcatch = sleepq_catch_signals(wchan, pri);
633         rval = sleepq_check_signals();
634         thread_unlock(curthread);
635         if (rcatch)
636                 return (rcatch);
637         return (rval);
638 }
639
640 /*
641  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue
642  * or it times out while waiting.
643  */
644 int
645 sleepq_timedwait(void *wchan, int pri)
646 {
647         struct thread *td;
648         int rval;
649
650         td = curthread;
651         MPASS(!(td->td_flags & TDF_SINTR));
652         thread_lock(td);
653         sleepq_switch(wchan, pri);
654         rval = sleepq_check_timeout();
655         thread_unlock(td);
656
657         return (rval);
658 }
659
660 /*
661  * Block the current thread until it is awakened from its sleep queue,
662  * it is interrupted by a signal, or it times out waiting to be awakened.
663  */
664 int
665 sleepq_timedwait_sig(void *wchan, int pri)
666 {
667         int rcatch, rvalt, rvals;
668
669         rcatch = sleepq_catch_signals(wchan, pri);
670         rvalt = sleepq_check_timeout();
671         rvals = sleepq_check_signals();
672         thread_unlock(curthread);
673         if (rcatch)
674                 return (rcatch);
675         if (rvals)
676                 return (rvals);
677         return (rvalt);
678 }
679
680 /*
681  * Returns the type of sleepqueue given a waitchannel.
682  */
683 int
684 sleepq_type(void *wchan)
685 {
686         struct sleepqueue *sq;
687         int type;
688
689         MPASS(wchan != NULL);
690
691         sleepq_lock(wchan);
692         sq = sleepq_lookup(wchan);
693         if (sq == NULL) {
694                 sleepq_release(wchan);
695                 return (-1);
696         }
697         type = sq->sq_type;
698         sleepq_release(wchan);
699         return (type);
700 }
701
702 /*
703  * Removes a thread from a sleep queue and makes it
704  * runnable.
705  */
706 static int
707 sleepq_resume_thread(struct sleepqueue *sq, struct thread *td, int pri)
708 {
709         struct sleepqueue_chain *sc;
710
711         MPASS(td != NULL);
712         MPASS(sq->sq_wchan != NULL);
713         MPASS(td->td_wchan == sq->sq_wchan);
714         MPASS(td->td_sqqueue < NR_SLEEPQS && td->td_sqqueue >= 0);
715         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
716         sc = SC_LOOKUP(sq->sq_wchan);
717         mtx_assert(&sc->sc_lock, MA_OWNED);
718
719         SDT_PROBE2(sched, , , wakeup, td, td->td_proc);
720
721         /* Remove the thread from the queue. */
722         sq->sq_blockedcnt[td->td_sqqueue]--;
723         TAILQ_REMOVE(&sq->sq_blocked[td->td_sqqueue], td, td_slpq);
724
725         /*
726          * Get a sleep queue for this thread.  If this is the last waiter,
727          * use the queue itself and take it out of the chain, otherwise,
728          * remove a queue from the free list.
729          */
730         if (LIST_EMPTY(&sq->sq_free)) {
731                 td->td_sleepqueue = sq;
732 #ifdef INVARIANTS
733                 sq->sq_wchan = NULL;
734 #endif
735 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
736                 sc->sc_depth--;
737 #endif
738         } else
739                 td->td_sleepqueue = LIST_FIRST(&sq->sq_free);
740         LIST_REMOVE(td->td_sleepqueue, sq_hash);
741
742         td->td_wmesg = NULL;
743         td->td_wchan = NULL;
744         td->td_flags &= ~TDF_SINTR;
745
746         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_wakeup: thread %p (pid %ld, %s)",
747             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, td->td_name);
748
749         /* Adjust priority if requested. */
750         MPASS(pri == 0 || (pri >= PRI_MIN && pri <= PRI_MAX));
751         if (pri != 0 && td->td_priority > pri &&
752             PRI_BASE(td->td_pri_class) == PRI_TIMESHARE)
753                 sched_prio(td, pri);
754
755         /*
756          * Note that thread td might not be sleeping if it is running
757          * sleepq_catch_signals() on another CPU or is blocked on its
758          * proc lock to check signals.  There's no need to mark the
759          * thread runnable in that case.
760          */
761         if (TD_IS_SLEEPING(td)) {
762                 TD_CLR_SLEEPING(td);
763                 return (setrunnable(td));
764         }
765         return (0);
766 }
767
768 #ifdef INVARIANTS
769 /*
770  * UMA zone item deallocator.
771  */
772 static void
773 sleepq_dtor(void *mem, int size, void *arg)
774 {
775         struct sleepqueue *sq;
776         int i;
777
778         sq = mem;
779         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
780                 MPASS(TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]));
781                 MPASS(sq->sq_blockedcnt[i] == 0);
782         }
783 }
784 #endif
785
786 /*
787  * UMA zone item initializer.
788  */
789 static int
790 sleepq_init(void *mem, int size, int flags)
791 {
792         struct sleepqueue *sq;
793         int i;
794
795         bzero(mem, size);
796         sq = mem;
797         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
798                 TAILQ_INIT(&sq->sq_blocked[i]);
799                 sq->sq_blockedcnt[i] = 0;
800         }
801         LIST_INIT(&sq->sq_free);
802         return (0);
803 }
804
805 /*
806  * Find the highest priority thread sleeping on a wait channel and resume it.
807  */
808 int
809 sleepq_signal(void *wchan, int flags, int pri, int queue)
810 {
811         struct sleepqueue *sq;
812         struct thread *td, *besttd;
813         int wakeup_swapper;
814
815         CTR2(KTR_PROC, "sleepq_signal(%p, %d)", wchan, flags);
816         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
817         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
818         sq = sleepq_lookup(wchan);
819         if (sq == NULL)
820                 return (0);
821         KASSERT(sq->sq_type == (flags & SLEEPQ_TYPE),
822             ("%s: mismatch between sleep/wakeup and cv_*", __func__));
823
824         /*
825          * Find the highest priority thread on the queue.  If there is a
826          * tie, use the thread that first appears in the queue as it has
827          * been sleeping the longest since threads are always added to
828          * the tail of sleep queues.
829          */
830         besttd = NULL;
831         TAILQ_FOREACH(td, &sq->sq_blocked[queue], td_slpq) {
832                 if (besttd == NULL || td->td_priority < besttd->td_priority)
833                         besttd = td;
834         }
835         MPASS(besttd != NULL);
836         thread_lock(besttd);
837         wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, besttd, pri);
838         thread_unlock(besttd);
839         return (wakeup_swapper);
840 }
841
842 /*
843  * Resume all threads sleeping on a specified wait channel.
844  */
845 int
846 sleepq_broadcast(void *wchan, int flags, int pri, int queue)
847 {
848         struct sleepqueue *sq;
849         struct thread *td, *tdn;
850         int wakeup_swapper;
851
852         CTR2(KTR_PROC, "sleepq_broadcast(%p, %d)", wchan, flags);
853         KASSERT(wchan != NULL, ("%s: invalid NULL wait channel", __func__));
854         MPASS((queue >= 0) && (queue < NR_SLEEPQS));
855         sq = sleepq_lookup(wchan);
856         if (sq == NULL)
857                 return (0);
858         KASSERT(sq->sq_type == (flags & SLEEPQ_TYPE),
859             ("%s: mismatch between sleep/wakeup and cv_*", __func__));
860
861         /* Resume all blocked threads on the sleep queue. */
862         wakeup_swapper = 0;
863         TAILQ_FOREACH_SAFE(td, &sq->sq_blocked[queue], td_slpq, tdn) {
864                 thread_lock(td);
865                 if (sleepq_resume_thread(sq, td, pri))
866                         wakeup_swapper = 1;
867                 thread_unlock(td);
868         }
869         return (wakeup_swapper);
870 }
871
872 /*
873  * Time sleeping threads out.  When the timeout expires, the thread is
874  * removed from the sleep queue and made runnable if it is still asleep.
875  */
876 static void
877 sleepq_timeout(void *arg)
878 {
879         struct sleepqueue_chain *sc;
880         struct sleepqueue *sq;
881         struct thread *td;
882         void *wchan;
883         int wakeup_swapper;
884
885         td = arg;
886         wakeup_swapper = 0;
887         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_timeout: thread %p (pid %ld, %s)",
888             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
889
890         /*
891          * First, see if the thread is asleep and get the wait channel if
892          * it is.
893          */
894         thread_lock(td);
895         if (TD_IS_SLEEPING(td) && TD_ON_SLEEPQ(td)) {
896                 wchan = td->td_wchan;
897                 sc = SC_LOOKUP(wchan);
898                 THREAD_LOCKPTR_ASSERT(td, &sc->sc_lock);
899                 sq = sleepq_lookup(wchan);
900                 MPASS(sq != NULL);
901                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
902                 wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, td, 0);
903                 thread_unlock(td);
904                 if (wakeup_swapper)
905                         kick_proc0();
906                 return;
907         }
908
909         /*
910          * If the thread is on the SLEEPQ but isn't sleeping yet, it
911          * can either be on another CPU in between sleepq_add() and
912          * one of the sleepq_*wait*() routines or it can be in
913          * sleepq_catch_signals().
914          */
915         if (TD_ON_SLEEPQ(td)) {
916                 td->td_flags |= TDF_TIMEOUT;
917                 thread_unlock(td);
918                 return;
919         }
920
921         /*
922          * Now check for the edge cases.  First, if TDF_TIMEOUT is set,
923          * then the other thread has already yielded to us, so clear
924          * the flag and resume it.  If TDF_TIMEOUT is not set, then the
925          * we know that the other thread is not on a sleep queue, but it
926          * hasn't resumed execution yet.  In that case, set TDF_TIMOFAIL
927          * to let it know that the timeout has already run and doesn't
928          * need to be canceled.
929          */
930         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT) {
931                 MPASS(TD_IS_SLEEPING(td));
932                 td->td_flags &= ~TDF_TIMEOUT;
933                 TD_CLR_SLEEPING(td);
934                 wakeup_swapper = setrunnable(td);
935         } else
936                 td->td_flags |= TDF_TIMOFAIL;
937         thread_unlock(td);
938         if (wakeup_swapper)
939                 kick_proc0();
940 }
941
942 /*
943  * Resumes a specific thread from the sleep queue associated with a specific
944  * wait channel if it is on that queue.
945  */
946 void
947 sleepq_remove(struct thread *td, void *wchan)
948 {
949         struct sleepqueue *sq;
950         int wakeup_swapper;
951
952         /*
953          * Look up the sleep queue for this wait channel, then re-check
954          * that the thread is asleep on that channel, if it is not, then
955          * bail.
956          */
957         MPASS(wchan != NULL);
958         sleepq_lock(wchan);
959         sq = sleepq_lookup(wchan);
960         /*
961          * We can not lock the thread here as it may be sleeping on a
962          * different sleepq.  However, holding the sleepq lock for this
963          * wchan can guarantee that we do not miss a wakeup for this
964          * channel.  The asserts below will catch any false positives.
965          */
966         if (!TD_ON_SLEEPQ(td) || td->td_wchan != wchan) {
967                 sleepq_release(wchan);
968                 return;
969         }
970         /* Thread is asleep on sleep queue sq, so wake it up. */
971         thread_lock(td);
972         MPASS(sq != NULL);
973         MPASS(td->td_wchan == wchan);
974         wakeup_swapper = sleepq_resume_thread(sq, td, 0);
975         thread_unlock(td);
976         sleepq_release(wchan);
977         if (wakeup_swapper)
978                 kick_proc0();
979 }
980
981 /*
982  * Abort a thread as if an interrupt had occurred.  Only abort
983  * interruptible waits (unfortunately it isn't safe to abort others).
984  */
985 int
986 sleepq_abort(struct thread *td, int intrval)
987 {
988         struct sleepqueue *sq;
989         void *wchan;
990
991         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
992         MPASS(TD_ON_SLEEPQ(td));
993         MPASS(td->td_flags & TDF_SINTR);
994         MPASS(intrval == EINTR || intrval == ERESTART);
995
996         /*
997          * If the TDF_TIMEOUT flag is set, just leave. A
998          * timeout is scheduled anyhow.
999          */
1000         if (td->td_flags & TDF_TIMEOUT)
1001                 return (0);
1002
1003         CTR3(KTR_PROC, "sleepq_abort: thread %p (pid %ld, %s)",
1004             (void *)td, (long)td->td_proc->p_pid, (void *)td->td_name);
1005         td->td_intrval = intrval;
1006         td->td_flags |= TDF_SLEEPABORT;
1007         /*
1008          * If the thread has not slept yet it will find the signal in
1009          * sleepq_catch_signals() and call sleepq_resume_thread.  Otherwise
1010          * we have to do it here.
1011          */
1012         if (!TD_IS_SLEEPING(td))
1013                 return (0);
1014         wchan = td->td_wchan;
1015         MPASS(wchan != NULL);
1016         sq = sleepq_lookup(wchan);
1017         MPASS(sq != NULL);
1018
1019         /* Thread is asleep on sleep queue sq, so wake it up. */
1020         return (sleepq_resume_thread(sq, td, 0));
1021 }
1022
1023 #ifdef SLEEPQUEUE_PROFILING
1024 #define SLEEPQ_PROF_LOCATIONS   1024
1025 #define SLEEPQ_SBUFSIZE         512
1026 struct sleepq_prof {
1027         LIST_ENTRY(sleepq_prof) sp_link;
1028         const char      *sp_wmesg;
1029         long            sp_count;
1030 };
1031
1032 LIST_HEAD(sqphead, sleepq_prof);
1033
1034 struct sqphead sleepq_prof_free;
1035 struct sqphead sleepq_hash[SC_TABLESIZE];
1036 static struct sleepq_prof sleepq_profent[SLEEPQ_PROF_LOCATIONS];
1037 static struct mtx sleepq_prof_lock;
1038 MTX_SYSINIT(sleepq_prof_lock, &sleepq_prof_lock, "sleepq_prof", MTX_SPIN);
1039
1040 static void
1041 sleepq_profile(const char *wmesg)
1042 {
1043         struct sleepq_prof *sp;
1044
1045         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1046         if (prof_enabled == 0)
1047                 goto unlock;
1048         LIST_FOREACH(sp, &sleepq_hash[SC_HASH(wmesg)], sp_link)
1049                 if (sp->sp_wmesg == wmesg)
1050                         goto done;
1051         sp = LIST_FIRST(&sleepq_prof_free);
1052         if (sp == NULL)
1053                 goto unlock;
1054         sp->sp_wmesg = wmesg;
1055         LIST_REMOVE(sp, sp_link);
1056         LIST_INSERT_HEAD(&sleepq_hash[SC_HASH(wmesg)], sp, sp_link);
1057 done:
1058         sp->sp_count++;
1059 unlock:
1060         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1061         return;
1062 }
1063
1064 static void
1065 sleepq_prof_reset(void)
1066 {
1067         struct sleepq_prof *sp;
1068         int enabled;
1069         int i;
1070
1071         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1072         enabled = prof_enabled;
1073         prof_enabled = 0;
1074         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++)
1075                 LIST_INIT(&sleepq_hash[i]);
1076         LIST_INIT(&sleepq_prof_free);
1077         for (i = 0; i < SLEEPQ_PROF_LOCATIONS; i++) {
1078                 sp = &sleepq_profent[i];
1079                 sp->sp_wmesg = NULL;
1080                 sp->sp_count = 0;
1081                 LIST_INSERT_HEAD(&sleepq_prof_free, sp, sp_link);
1082         }
1083         prof_enabled = enabled;
1084         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1085 }
1086
1087 static int
1088 enable_sleepq_prof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1089 {
1090         int error, v;
1091
1092         v = prof_enabled;
1093         error = sysctl_handle_int(oidp, &v, v, req);
1094         if (error)
1095                 return (error);
1096         if (req->newptr == NULL)
1097                 return (error);
1098         if (v == prof_enabled)
1099                 return (0);
1100         if (v == 1)
1101                 sleepq_prof_reset();
1102         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1103         prof_enabled = !!v;
1104         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1105
1106         return (0);
1107 }
1108
1109 static int
1110 reset_sleepq_prof_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1111 {
1112         int error, v;
1113
1114         v = 0;
1115         error = sysctl_handle_int(oidp, &v, 0, req);
1116         if (error)
1117                 return (error);
1118         if (req->newptr == NULL)
1119                 return (error);
1120         if (v == 0)
1121                 return (0);
1122         sleepq_prof_reset();
1123
1124         return (0);
1125 }
1126
1127 static int
1128 dump_sleepq_prof_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1129 {
1130         struct sleepq_prof *sp;
1131         struct sbuf *sb;
1132         int enabled;
1133         int error;
1134         int i;
1135
1136         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1137         if (error != 0)
1138                 return (error);
1139         sb = sbuf_new_for_sysctl(NULL, NULL, SLEEPQ_SBUFSIZE, req);
1140         sbuf_printf(sb, "\nwmesg\tcount\n");
1141         enabled = prof_enabled;
1142         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1143         prof_enabled = 0;
1144         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1145         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++) {
1146                 LIST_FOREACH(sp, &sleepq_hash[i], sp_link) {
1147                         sbuf_printf(sb, "%s\t%ld\n",
1148                             sp->sp_wmesg, sp->sp_count);
1149                 }
1150         }
1151         mtx_lock_spin(&sleepq_prof_lock);
1152         prof_enabled = enabled;
1153         mtx_unlock_spin(&sleepq_prof_lock);
1154
1155         error = sbuf_finish(sb);
1156         sbuf_delete(sb);
1157         return (error);
1158 }
1159
1160 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, stats, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD,
1161     NULL, 0, dump_sleepq_prof_stats, "A", "Sleepqueue profiling statistics");
1162 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, reset, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
1163     NULL, 0, reset_sleepq_prof_stats, "I",
1164     "Reset sleepqueue profiling statistics");
1165 SYSCTL_PROC(_debug_sleepq, OID_AUTO, enable, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
1166     NULL, 0, enable_sleepq_prof, "I", "Enable sleepqueue profiling");
1167 #endif
1168
1169 #ifdef DDB
1170 DB_SHOW_COMMAND(sleepq, db_show_sleepqueue)
1171 {
1172         struct sleepqueue_chain *sc;
1173         struct sleepqueue *sq;
1174 #ifdef INVARIANTS
1175         struct lock_object *lock;
1176 #endif
1177         struct thread *td;
1178         void *wchan;
1179         int i;
1180
1181         if (!have_addr)
1182                 return;
1183
1184         /*
1185          * First, see if there is an active sleep queue for the wait channel
1186          * indicated by the address.
1187          */
1188         wchan = (void *)addr;
1189         sc = SC_LOOKUP(wchan);
1190         LIST_FOREACH(sq, &sc->sc_queues, sq_hash)
1191                 if (sq->sq_wchan == wchan)
1192                         goto found;
1193
1194         /*
1195          * Second, see if there is an active sleep queue at the address
1196          * indicated.
1197          */
1198         for (i = 0; i < SC_TABLESIZE; i++)
1199                 LIST_FOREACH(sq, &sleepq_chains[i].sc_queues, sq_hash) {
1200                         if (sq == (struct sleepqueue *)addr)
1201                                 goto found;
1202                 }
1203
1204         db_printf("Unable to locate a sleep queue via %p\n", (void *)addr);
1205         return;
1206 found:
1207         db_printf("Wait channel: %p\n", sq->sq_wchan);
1208         db_printf("Queue type: %d\n", sq->sq_type);
1209 #ifdef INVARIANTS
1210         if (sq->sq_lock) {
1211                 lock = sq->sq_lock;
1212                 db_printf("Associated Interlock: %p - (%s) %s\n", lock,
1213                     LOCK_CLASS(lock)->lc_name, lock->lo_name);
1214         }
1215 #endif
1216         db_printf("Blocked threads:\n");
1217         for (i = 0; i < NR_SLEEPQS; i++) {
1218                 db_printf("\nQueue[%d]:\n", i);
1219                 if (TAILQ_EMPTY(&sq->sq_blocked[i]))
1220                         db_printf("\tempty\n");
1221                 else
1222                         TAILQ_FOREACH(td, &sq->sq_blocked[i],
1223                                       td_slpq) {
1224                                 db_printf("\t%p (tid %d, pid %d, \"%s\")\n", td,
1225                                           td->td_tid, td->td_proc->p_pid,
1226                                           td->td_name);
1227                         }
1228                 db_printf("(expected: %u)\n", sq->sq_blockedcnt[i]);
1229         }
1230 }
1231
1232 /* Alias 'show sleepqueue' to 'show sleepq'. */
1233 DB_SHOW_ALIAS(sleepqueue, db_show_sleepqueue);
1234 #endif