source: libcfa/src/bits/locks.hfa @ b353a49

ADTarm-ehast-experimentalenumforall-pointer-decayjacob/cs343-translationnew-astnew-ast-unique-exprpthread-emulationqualifiedEnum
Last change on this file since b353a49 was b353a49, checked in by Thierry Delisle <tdelisle@…>, 4 years ago

Added oneshot semaphore type

  • Property mode set to 100644
File size: 6.5 KB
Line 
1//
2// Cforall Version 1.0.0 Copyright (C) 2016 University of Waterloo
3//
4// The contents of this file are covered under the licence agreement in the
5// file "LICENCE" distributed with Cforall.
6//
7// bits/locks.hfa -- Fast internal locks.
8//
9// Author           : Thierry Delisle
10// Created On       : Tue Oct 31 15:14:38 2017
11// Last Modified By : Peter A. Buhr
12// Last Modified On : Tue Feb  4 13:03:19 2020
13// Update Count     : 11
14//
15
16#pragma once
17
18#include "bits/debug.hfa"
19#include "bits/defs.hfa"
20#include <assert.h>
21
22#ifdef __cforall
23        extern "C" {
24                #include <pthread.h>
25        }
26#endif
27
28// pause to prevent excess processor bus usage
29#if defined( __sparc )
30        #define Pause() __asm__ __volatile__ ( "rd %ccr,%g0" )
31#elif defined( __i386 ) || defined( __x86_64 )
32        #define Pause() __asm__ __volatile__ ( "pause" : : : )
33#elif defined( __ARM_ARCH )
34        #define Pause() __asm__ __volatile__ ( "nop" : : : )
35#else
36        #error unsupported architecture
37#endif
38
39struct __spinlock_t {
40        // Wrap in struct to prevent false sharing with debug info
41        volatile bool lock;
42        #ifdef __CFA_DEBUG__
43                // previous function to acquire the lock
44                const char * prev_name;
45                // previous thread to acquire the lock
46                void* prev_thrd;
47        #endif
48};
49
50#ifdef __cforall
51        extern "C" {
52                extern void disable_interrupts() OPTIONAL_THREAD;
53                extern void enable_interrupts_noPoll() OPTIONAL_THREAD;
54
55                #ifdef __CFA_DEBUG__
56                        void __cfaabi_dbg_record_lock(__spinlock_t & this, const char prev_name[]);
57                #else
58                        #define __cfaabi_dbg_record_lock(x, y)
59                #endif
60        }
61
62        static inline void ?{}( __spinlock_t & this ) {
63                this.lock = 0;
64        }
65
66        // Lock the spinlock, return false if already acquired
67        static inline bool try_lock  ( __spinlock_t & this __cfaabi_dbg_ctx_param2 ) {
68                disable_interrupts();
69                bool result = (this.lock == 0) && (__atomic_test_and_set( &this.lock, __ATOMIC_ACQUIRE ) == 0);
70                if( result ) {
71                        __cfaabi_dbg_record_lock( this, caller );
72                } else {
73                        enable_interrupts_noPoll();
74                }
75                return result;
76        }
77
78        // Lock the spinlock, spin if already acquired
79        static inline void lock( __spinlock_t & this __cfaabi_dbg_ctx_param2 ) {
80                #ifndef NOEXPBACK
81                        enum { SPIN_START = 4, SPIN_END = 64 * 1024, };
82                        unsigned int spin = SPIN_START;
83                #endif
84
85                disable_interrupts();
86                for ( unsigned int i = 1;; i += 1 ) {
87                        if ( (this.lock == 0) && (__atomic_test_and_set( &this.lock, __ATOMIC_ACQUIRE ) == 0) ) break;
88                        #ifndef NOEXPBACK
89                                // exponential spin
90                                for ( volatile unsigned int s = 0; s < spin; s += 1 ) Pause();
91
92                                // slowly increase by powers of 2
93                                if ( i % 64 == 0 ) spin += spin;
94
95                                // prevent overflow
96                                if ( spin > SPIN_END ) spin = SPIN_START;
97                        #else
98                                Pause();
99                        #endif
100                }
101                __cfaabi_dbg_record_lock( this, caller );
102        }
103
104        static inline void unlock( __spinlock_t & this ) {
105                __atomic_clear( &this.lock, __ATOMIC_RELEASE );
106                enable_interrupts_noPoll();
107        }
108
109
110        #ifdef __CFA_WITH_VERIFY__
111                extern bool __cfaabi_dbg_in_kernel();
112        #endif
113
114        extern "C" {
115                char * strerror(int);
116        }
117        #define CHECKED(x) { int err = x; if( err != 0 ) abort("KERNEL ERROR: Operation \"" #x "\" return error %d - %s\n", err, strerror(err)); }
118
119        struct __bin_sem_t {
120                pthread_mutex_t         lock;
121                pthread_cond_t          cond;
122                int                     val;
123        };
124
125        static inline void ?{}(__bin_sem_t & this) with( this ) {
126                // Create the mutex with error checking
127                pthread_mutexattr_t mattr;
128                pthread_mutexattr_init( &mattr );
129                pthread_mutexattr_settype( &mattr, PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP);
130                pthread_mutex_init(&lock, &mattr);
131
132                pthread_cond_init (&cond, (const pthread_condattr_t *)0p);  // workaround trac#208: cast should not be required
133                val = 0;
134        }
135
136        static inline void ^?{}(__bin_sem_t & this) with( this ) {
137                CHECKED( pthread_mutex_destroy(&lock) );
138                CHECKED( pthread_cond_destroy (&cond) );
139        }
140
141        static inline void wait(__bin_sem_t & this) with( this ) {
142                verify(__cfaabi_dbg_in_kernel());
143                CHECKED( pthread_mutex_lock(&lock) );
144                        while(val < 1) {
145                                pthread_cond_wait(&cond, &lock);
146                        }
147                        val -= 1;
148                CHECKED( pthread_mutex_unlock(&lock) );
149        }
150
151        static inline bool post(__bin_sem_t & this) with( this ) {
152                bool needs_signal = false;
153
154                CHECKED( pthread_mutex_lock(&lock) );
155                        if(val < 1) {
156                                val += 1;
157                                pthread_cond_signal(&cond);
158                                needs_signal = true;
159                        }
160                CHECKED( pthread_mutex_unlock(&lock) );
161
162                return needs_signal;
163        }
164
165        #undef CHECKED
166
167        struct $thread;
168        extern void park( __cfaabi_dbg_ctx_param );
169        extern void unpark( struct $thread * this __cfaabi_dbg_ctx_param2 );
170        static inline struct $thread * active_thread ();
171
172        // Semaphore which only supports a single thread
173        struct single_sem {
174                struct $thread * volatile ptr;
175        };
176
177        static inline {
178                void  ?{}(single_sem & this) {
179                        this.ptr = 0p;
180                }
181
182                void ^?{}(single_sem & this) {}
183
184                bool wait(single_sem & this) {
185                        for() {
186                                struct $thread * expected = this.ptr;
187                                if(expected == 1p) {
188                                        if(__atomic_compare_exchange_n(&this.ptr, &expected, 0p, false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST)) {
189                                                return false;
190                                        }
191                                }
192                                else {
193                                        /* paranoid */ verify( expected == 0p );
194                                        if(__atomic_compare_exchange_n(&this.ptr, &expected, active_thread(), false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST)) {
195                                                park( __cfaabi_dbg_ctx );
196                                                return true;
197                                        }
198                                }
199
200                        }
201                }
202
203                bool post(single_sem & this) {
204                        for() {
205                                struct $thread * expected = this.ptr;
206                                if(expected == 1p) return false;
207                                if(expected == 0p) {
208                                        if(__atomic_compare_exchange_n(&this.ptr, &expected, 1p, false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST)) {
209                                                return false;
210                                        }
211                                }
212                                else {
213                                        if(__atomic_compare_exchange_n(&this.ptr, &expected, 0p, false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST)) {
214                                                unpark( expected __cfaabi_dbg_ctx2 );
215                                                return true;
216                                        }
217                                }
218                        }
219                }
220        }
221
222        // Semaphore which only supports a single thread and one post
223        // Semaphore which only supports a single thread
224        struct oneshot {
225                struct $thread * volatile ptr;
226        };
227
228        static inline {
229                void  ?{}(oneshot & this) {
230                        this.ptr = 0p;
231                }
232
233                void ^?{}(oneshot & this) {}
234
235                bool wait(oneshot & this) {
236                        for() {
237                                struct $thread * expected = this.ptr;
238                                if(expected == 1p) return false;
239                                /* paranoid */ verify( expected == 0p );
240                                if(__atomic_compare_exchange_n(&this.ptr, &expected, active_thread(), false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST)) {
241                                        park( __cfaabi_dbg_ctx );
242                                        /* paranoid */ verify( this.ptr == 1p );
243                                        return true;
244                                }
245                        }
246                }
247
248                bool post(oneshot & this) {
249                        struct $thread * got = __atomic_exchange_n( &this.ptr, 1p, __ATOMIC_SEQ_CST);
250                        if( got == 0p ) return false;
251                        unpark( got __cfaabi_dbg_ctx2 );
252                        return true;
253                }
254        }
255#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.