source: libcfa/src/concurrency/kernel.cfa @ 7ef162b2

enumforall-pointer-decaypthread-emulationqualifiedEnum
Last change on this file since 7ef162b2 was 7ef162b2, checked in by Thierry Delisle <tdelisle@…>, 10 months ago

First attempt at using io_uring_enter for idle sleep.

  • Property mode set to 100644
File size: 30.7 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// kernel.c --
8//
9// Author           : Thierry Delisle
10// Created On       : Tue Jan 17 12:27:26 2017
11// Last Modified By : Peter A. Buhr
12// Last Modified On : Mon Aug 31 07:08:20 2020
13// Update Count     : 71
14//
15
16#define __cforall_thread__
17#define _GNU_SOURCE
18
19// #define __CFA_DEBUG_PRINT_RUNTIME_CORE__
20
21//C Includes
22#include <errno.h>
23#include <stdio.h>
24#include <string.h>
25#include <signal.h>
26#include <unistd.h>
27extern "C" {
28        #include <sys/eventfd.h>
29}
30
31//CFA Includes
32#include "kernel_private.hfa"
33#include "preemption.hfa"
34#include "strstream.hfa"
35#include "device/cpu.hfa"
36#include "io/types.hfa"
37
38//Private includes
39#define __CFA_INVOKE_PRIVATE__
40#include "invoke.h"
41
42#if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
43        #define __STATS( ...) __VA_ARGS__
44#else
45        #define __STATS( ...)
46#endif
47
48//-----------------------------------------------------------------------------
49// Some assembly required
50#if defined( __i386 )
51        // mxcr : SSE Status and Control bits (control bits are preserved across function calls)
52        // fcw  : X87 FPU control word (preserved across function calls)
53        #define __x87_store         \
54                uint32_t __mxcr;      \
55                uint16_t __fcw;       \
56                __asm__ volatile (    \
57                        "stmxcsr %0\n"  \
58                        "fnstcw  %1\n"  \
59                        : "=m" (__mxcr),\
60                                "=m" (__fcw)  \
61                )
62
63        #define __x87_load         \
64                __asm__ volatile (   \
65                        "fldcw  %1\n"  \
66                        "ldmxcsr %0\n" \
67                        ::"m" (__mxcr),\
68                                "m" (__fcw)  \
69                )
70
71#elif defined( __x86_64 )
72        #define __x87_store         \
73                uint32_t __mxcr;      \
74                uint16_t __fcw;       \
75                __asm__ volatile (    \
76                        "stmxcsr %0\n"  \
77                        "fnstcw  %1\n"  \
78                        : "=m" (__mxcr),\
79                                "=m" (__fcw)  \
80                )
81
82        #define __x87_load          \
83                __asm__ volatile (    \
84                        "fldcw  %1\n"   \
85                        "ldmxcsr %0\n"  \
86                        :: "m" (__mxcr),\
87                                "m" (__fcw)  \
88                )
89
90#elif defined( __arm__ )
91        #define __x87_store
92        #define __x87_load
93
94#elif defined( __aarch64__ )
95        #define __x87_store              \
96                uint32_t __fpcntl[2];    \
97                __asm__ volatile (    \
98                        "mrs x9, FPCR\n" \
99                        "mrs x10, FPSR\n"  \
100                        "stp x9, x10, %0\n"  \
101                        : "=m" (__fpcntl) : : "x9", "x10" \
102                )
103
104        #define __x87_load         \
105                __asm__ volatile (    \
106                        "ldp x9, x10, %0\n"  \
107                        "msr FPSR, x10\n"  \
108                        "msr FPCR, x9\n" \
109                : "=m" (__fpcntl) : : "x9", "x10" \
110                )
111
112#else
113        #error unsupported hardware architecture
114#endif
115
116extern thread$ * mainThread;
117extern processor * mainProcessor;
118
119//-----------------------------------------------------------------------------
120// Kernel Scheduling logic
121static thread$ * __next_thread(cluster * this);
122static thread$ * __next_thread_slow(cluster * this);
123static inline bool __must_unpark( thread$ * thrd ) __attribute((nonnull(1)));
124static void __run_thread(processor * this, thread$ * dst);
125static void __wake_one(cluster * cltr);
126
127static void idle_sleep(processor * proc, io_future_t & future, char buf[]);
128static bool mark_idle (__cluster_proc_list & idles, processor & proc);
129static void mark_awake(__cluster_proc_list & idles, processor & proc);
130
131extern void __cfa_io_start( processor * );
132extern bool __cfa_io_drain( processor * );
133extern bool __cfa_io_flush( processor *, bool wait );
134extern void __cfa_io_stop ( processor * );
135static inline bool __maybe_io_drain( processor * );
136
137extern bool __kernel_read(processor * proc, io_future_t & future, char buf[], int fd);
138
139extern void __disable_interrupts_hard();
140extern void __enable_interrupts_hard();
141
142static inline void __disable_interrupts_checked() {
143        /* paranoid */ verify( __preemption_enabled() );
144        disable_interrupts();
145        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
146}
147
148static inline void __enable_interrupts_checked( bool poll = true ) {
149        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
150        enable_interrupts( poll );
151        /* paranoid */ verify( __preemption_enabled() );
152}
153
154
155//=============================================================================================
156// Kernel Scheduling logic
157//=============================================================================================
158//Main of the processor contexts
159void main(processorCtx_t & runner) {
160        // Because of a bug, we couldn't initialized the seed on construction
161        // Do it here
162        __cfaabi_tls.rand_seed ^= rdtscl();
163        __cfaabi_tls.ready_rng.fwd_seed = 25214903917_l64u * (rdtscl() ^ (uintptr_t)&runner);
164        __tls_rand_advance_bck();
165
166        processor * this = runner.proc;
167        verify(this);
168
169        io_future_t future; // used for idle sleep when io_uring is present
170        future.self.ptr = 1p;  // mark it as already fulfilled so we know if there is a pending request or not
171        char buf[sizeof(uint64_t)];
172
173        __cfa_io_start( this );
174
175        __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p starting\n", this);
176        #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
177                if( this->print_halts ) {
178                        __cfaabi_bits_print_safe( STDOUT_FILENO, "Processor : %d - %s (%p)\n", this->unique_id, this->name, (void*)this);
179                }
180        #endif
181
182        {
183                // Setup preemption data
184                preemption_scope scope = { this };
185
186                // if we need to run some special setup, now is the time to do it.
187                if(this->init.thrd) {
188                        this->init.thrd->curr_cluster = this->cltr;
189                        __run_thread(this, this->init.thrd);
190                }
191
192                __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p started\n", this);
193
194                thread$ * readyThread = 0p;
195                MAIN_LOOP:
196                for() {
197                        #define OLD_MAIN 1
198                        #if OLD_MAIN
199                        // Check if there is pending io
200                        __maybe_io_drain( this );
201
202                        // Try to get the next thread
203                        readyThread = __next_thread( this->cltr );
204
205                        if( !readyThread ) {
206                                __cfa_io_flush( this, false );
207
208                                readyThread = __next_thread_slow( this->cltr );
209                        }
210
211                        HALT:
212                        if( !readyThread ) {
213                                // Don't block if we are done
214                                if( __atomic_load_n(&this->do_terminate, __ATOMIC_SEQ_CST) ) break MAIN_LOOP;
215
216                                #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
217                                        __tls_stats()->ready.sleep.halts++;
218                                #endif
219
220                                // Push self to idle stack
221                                if(!mark_idle(this->cltr->procs, * this)) continue MAIN_LOOP;
222
223                                // Confirm the ready-queue is empty
224                                readyThread = __next_thread_slow( this->cltr );
225                                if( readyThread ) {
226                                        // A thread was found, cancel the halt
227                                        mark_awake(this->cltr->procs, * this);
228
229                                        #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
230                                                __tls_stats()->ready.sleep.cancels++;
231                                        #endif
232
233                                        // continue the mai loop
234                                        break HALT;
235                                }
236
237                                idle_sleep( this, future, buf );
238
239                                // We were woken up, remove self from idle
240                                mark_awake(this->cltr->procs, * this);
241
242                                // DON'T just proceed, start looking again
243                                continue MAIN_LOOP;
244                        }
245
246                        /* paranoid */ verify( readyThread );
247
248                        // Reset io dirty bit
249                        this->io.dirty = false;
250
251                        // We found a thread run it
252                        __run_thread(this, readyThread);
253
254                        // Are we done?
255                        if( __atomic_load_n(&this->do_terminate, __ATOMIC_SEQ_CST) ) break MAIN_LOOP;
256
257                        if(this->io.pending && !this->io.dirty) {
258                                __cfa_io_flush( this, false );
259                        }
260
261                        #else
262                                #warning new kernel loop
263                        SEARCH: {
264                                /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
265
266                                // First, lock the scheduler since we are searching for a thread
267                                ready_schedule_lock();
268
269                                // Try to get the next thread
270                                readyThread = pop_fast( this->cltr );
271                                if(readyThread) { ready_schedule_unlock(); break SEARCH; }
272
273                                // If we can't find a thread, might as well flush any outstanding I/O
274                                if(this->io.pending) { __cfa_io_flush( this, false ); }
275
276                                // Spin a little on I/O, just in case
277                                for(5) {
278                                        __maybe_io_drain( this );
279                                        readyThread = pop_fast( this->cltr );
280                                        if(readyThread) { ready_schedule_unlock(); break SEARCH; }
281                                }
282
283                                // no luck, try stealing a few times
284                                for(5) {
285                                        if( __maybe_io_drain( this ) ) {
286                                                readyThread = pop_fast( this->cltr );
287                                        } else {
288                                                readyThread = pop_slow( this->cltr );
289                                        }
290                                        if(readyThread) { ready_schedule_unlock(); break SEARCH; }
291                                }
292
293                                // still no luck, search for a thread
294                                readyThread = pop_search( this->cltr );
295                                if(readyThread) { ready_schedule_unlock(); break SEARCH; }
296
297                                // Don't block if we are done
298                                if( __atomic_load_n(&this->do_terminate, __ATOMIC_SEQ_CST) ) {
299                                        ready_schedule_unlock();
300                                        break MAIN_LOOP;
301                                }
302
303                                __STATS( __tls_stats()->ready.sleep.halts++; )
304
305                                // Push self to idle stack
306                                ready_schedule_unlock();
307                                if(!mark_idle(this->cltr->procs, * this)) goto SEARCH;
308                                ready_schedule_lock();
309
310                                // Confirm the ready-queue is empty
311                                __maybe_io_drain( this );
312                                readyThread = pop_search( this->cltr );
313                                ready_schedule_unlock();
314
315                                if( readyThread ) {
316                                        // A thread was found, cancel the halt
317                                        mark_awake(this->cltr->procs, * this);
318
319                                        __STATS( __tls_stats()->ready.sleep.cancels++; )
320
321                                        // continue the main loop
322                                        break SEARCH;
323                                }
324
325                                __STATS( if(this->print_halts) __cfaabi_bits_print_safe( STDOUT_FILENO, "PH:%d - %lld 0\n", this->unique_id, rdtscl()); )
326                                __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p waiting on eventfd %d\n", this, this->idle_fd);
327
328                                {
329                                        eventfd_t val;
330                                        ssize_t ret = read( this->idle_fd, &val, sizeof(val) );
331                                        if(ret < 0) {
332                                                switch((int)errno) {
333                                                case EAGAIN:
334                                                #if EAGAIN != EWOULDBLOCK
335                                                        case EWOULDBLOCK:
336                                                #endif
337                                                case EINTR:
338                                                        // No need to do anything special here, just assume it's a legitimate wake-up
339                                                        break;
340                                                default:
341                                                        abort( "KERNEL : internal error, read failure on idle eventfd, error(%d) %s.", (int)errno, strerror( (int)errno ) );
342                                                }
343                                        }
344                                }
345
346                                        __STATS( if(this->print_halts) __cfaabi_bits_print_safe( STDOUT_FILENO, "PH:%d - %lld 1\n", this->unique_id, rdtscl()); )
347
348                                // We were woken up, remove self from idle
349                                mark_awake(this->cltr->procs, * this);
350
351                                // DON'T just proceed, start looking again
352                                continue MAIN_LOOP;
353                        }
354
355                RUN_THREAD:
356                        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
357                        /* paranoid */ verify( readyThread );
358
359                        // Reset io dirty bit
360                        this->io.dirty = false;
361
362                        // We found a thread run it
363                        __run_thread(this, readyThread);
364
365                        // Are we done?
366                        if( __atomic_load_n(&this->do_terminate, __ATOMIC_SEQ_CST) ) break MAIN_LOOP;
367
368                        if(this->io.pending && !this->io.dirty) {
369                                __cfa_io_flush( this, false );
370                        }
371
372                        ready_schedule_lock();
373                        __maybe_io_drain( this );
374                        ready_schedule_unlock();
375                        #endif
376                }
377
378                __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p stopping\n", this);
379        }
380
381        __cfa_io_stop( this );
382
383        post( this->terminated );
384
385        if(this == mainProcessor) {
386                // HACK : the coroutine context switch expects this_thread to be set
387                // and it make sense for it to be set in all other cases except here
388                // fake it
389                __cfaabi_tls.this_thread = mainThread;
390        }
391
392        __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p terminated\n", this);
393}
394
395static int * __volatile_errno() __attribute__((noinline));
396static int * __volatile_errno() { asm(""); return &errno; }
397
398// KERNEL ONLY
399// runThread runs a thread by context switching
400// from the processor coroutine to the target thread
401static void __run_thread(processor * this, thread$ * thrd_dst) {
402        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
403        /* paranoid */ verifyf( thrd_dst->state == Ready || thrd_dst->preempted != __NO_PREEMPTION, "state : %d, preempted %d\n", thrd_dst->state, thrd_dst->preempted);
404        /* paranoid */ verifyf( thrd_dst->link.next == 0p, "Expected null got %p", thrd_dst->link.next );
405        __builtin_prefetch( thrd_dst->context.SP );
406
407        __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p running thread %p (%s)\n", this, thrd_dst, thrd_dst->self_cor.name);
408
409        coroutine$ * proc_cor = get_coroutine(this->runner);
410
411        // set state of processor coroutine to inactive
412        verify(proc_cor->state == Active);
413        proc_cor->state = Blocked;
414
415        // Actually run the thread
416        RUNNING:  while(true) {
417                thrd_dst->preempted = __NO_PREEMPTION;
418                thrd_dst->state = Active;
419
420                // Update global state
421                kernelTLS().this_thread = thrd_dst;
422
423                /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
424                /* paranoid */ verify( kernelTLS().this_thread == thrd_dst );
425                /* paranoid */ verify( thrd_dst->curr_cluster == this->cltr );
426                /* paranoid */ verify( thrd_dst->context.SP );
427                /* paranoid */ verify( thrd_dst->state != Halted );
428                /* paranoid */ verifyf( ((uintptr_t)thrd_dst->context.SP) < ((uintptr_t)__get_stack(thrd_dst->curr_cor)->base ) || thrd_dst->curr_cor == proc_cor || thrd_dst->corctx_flag, "ERROR : Destination thread$ %p has been corrupted.\n StackPointer too small.\n", thrd_dst ); // add escape condition if we are setting up the processor
429                /* paranoid */ verifyf( ((uintptr_t)thrd_dst->context.SP) > ((uintptr_t)__get_stack(thrd_dst->curr_cor)->limit) || thrd_dst->curr_cor == proc_cor || thrd_dst->corctx_flag, "ERROR : Destination thread$ %p has been corrupted.\n StackPointer too large.\n", thrd_dst ); // add escape condition if we are setting up the processor
430                /* paranoid */ verify( 0x0D15EA5E0D15EA5Ep == thrd_dst->canary );
431
432
433
434                // set context switch to the thread that the processor is executing
435                __cfactx_switch( &proc_cor->context, &thrd_dst->context );
436                // when __cfactx_switch returns we are back in the processor coroutine
437
438
439
440                /* paranoid */ verify( 0x0D15EA5E0D15EA5Ep == thrd_dst->canary );
441                /* paranoid */ verifyf( ((uintptr_t)thrd_dst->context.SP) > ((uintptr_t)__get_stack(thrd_dst->curr_cor)->limit) || thrd_dst->corctx_flag, "ERROR : Destination thread$ %p has been corrupted.\n StackPointer too large.\n", thrd_dst );
442                /* paranoid */ verifyf( ((uintptr_t)thrd_dst->context.SP) < ((uintptr_t)__get_stack(thrd_dst->curr_cor)->base ) || thrd_dst->corctx_flag, "ERROR : Destination thread$ %p has been corrupted.\n StackPointer too small.\n", thrd_dst );
443                /* paranoid */ verify( thrd_dst->context.SP );
444                /* paranoid */ verify( thrd_dst->curr_cluster == this->cltr );
445                /* paranoid */ verify( kernelTLS().this_thread == thrd_dst );
446                /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
447
448                // Reset global state
449                kernelTLS().this_thread = 0p;
450
451                // We just finished running a thread, there are a few things that could have happened.
452                // 1 - Regular case : the thread has blocked and now one has scheduled it yet.
453                // 2 - Racy case    : the thread has blocked but someone has already tried to schedule it.
454                // 4 - Preempted
455                // In case 1, we may have won a race so we can't write to the state again.
456                // In case 2, we lost the race so we now own the thread.
457
458                if(unlikely(thrd_dst->preempted != __NO_PREEMPTION)) {
459                        // The thread was preempted, reschedule it and reset the flag
460                        schedule_thread$( thrd_dst, UNPARK_LOCAL );
461                        break RUNNING;
462                }
463
464                if(unlikely(thrd_dst->state == Halting)) {
465                        // The thread has halted, it should never be scheduled/run again
466                        // finish the thread
467                        __thread_finish( thrd_dst );
468                        break RUNNING;
469                }
470
471                /* paranoid */ verify( thrd_dst->state == Active );
472                thrd_dst->state = Blocked;
473
474                // set state of processor coroutine to active and the thread to inactive
475                int old_ticket = __atomic_fetch_sub(&thrd_dst->ticket, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
476                switch(old_ticket) {
477                        case TICKET_RUNNING:
478                                // This is case 1, the regular case, nothing more is needed
479                                break RUNNING;
480                        case TICKET_UNBLOCK:
481                                #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
482                                        __tls_stats()->ready.threads.threads++;
483                                #endif
484                                // This is case 2, the racy case, someone tried to run this thread before it finished blocking
485                                // In this case, just run it again.
486                                continue RUNNING;
487                        default:
488                                // This makes no sense, something is wrong abort
489                                abort();
490                }
491        }
492
493        // Just before returning to the processor, set the processor coroutine to active
494        proc_cor->state = Active;
495
496        __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p finished running thread %p\n", this, thrd_dst);
497
498        #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
499                __tls_stats()->ready.threads.threads--;
500        #endif
501
502        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
503}
504
505// KERNEL_ONLY
506void returnToKernel() {
507        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
508        coroutine$ * proc_cor = get_coroutine(kernelTLS().this_processor->runner);
509        thread$ * thrd_src = kernelTLS().this_thread;
510
511        __STATS( thrd_src->last_proc = kernelTLS().this_processor; )
512
513        // Run the thread on this processor
514        {
515                int local_errno = *__volatile_errno();
516                #if defined( __i386 ) || defined( __x86_64 )
517                        __x87_store;
518                #endif
519                /* paranoid */ verify( proc_cor->context.SP );
520                /* paranoid */ verify( 0x0D15EA5E0D15EA5Ep == thrd_src->canary );
521                __cfactx_switch( &thrd_src->context, &proc_cor->context );
522                /* paranoid */ verify( 0x0D15EA5E0D15EA5Ep == thrd_src->canary );
523                #if defined( __i386 ) || defined( __x86_64 )
524                        __x87_load;
525                #endif
526                *__volatile_errno() = local_errno;
527        }
528
529        #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
530                /* paranoid */ verify( thrd_src->last_proc != 0p );
531                if(thrd_src->last_proc != kernelTLS().this_processor) {
532                        __tls_stats()->ready.threads.migration++;
533                }
534        #endif
535
536        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
537        /* paranoid */ verifyf( ((uintptr_t)thrd_src->context.SP) < ((uintptr_t)__get_stack(thrd_src->curr_cor)->base ) || thrd_src->corctx_flag, "ERROR : Returning thread$ %p has been corrupted.\n StackPointer too small.\n", thrd_src );
538        /* paranoid */ verifyf( ((uintptr_t)thrd_src->context.SP) > ((uintptr_t)__get_stack(thrd_src->curr_cor)->limit) || thrd_src->corctx_flag, "ERROR : Returning thread$ %p has been corrupted.\n StackPointer too large.\n", thrd_src );
539}
540
541//-----------------------------------------------------------------------------
542// Scheduler routines
543// KERNEL ONLY
544static void __schedule_thread( thread$ * thrd, unpark_hint hint ) {
545        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
546        /* paranoid */ verify( ready_schedule_islocked());
547        /* paranoid */ verify( thrd );
548        /* paranoid */ verify( thrd->state != Halted );
549        /* paranoid */ verify( thrd->curr_cluster );
550        /* paranoid */ #if defined( __CFA_WITH_VERIFY__ )
551        /* paranoid */  if( thrd->state == Blocked || thrd->state == Start ) assertf( thrd->preempted == __NO_PREEMPTION,
552                                        "Error inactive thread marked as preempted, state %d, preemption %d\n", thrd->state, thrd->preempted );
553        /* paranoid */  if( thrd->preempted != __NO_PREEMPTION ) assertf(thrd->state == Active,
554                                        "Error preempted thread marked as not currently running, state %d, preemption %d\n", thrd->state, thrd->preempted );
555        /* paranoid */ #endif
556        /* paranoid */ verifyf( thrd->link.next == 0p, "Expected null got %p", thrd->link.next );
557        /* paranoid */ verify( 0x0D15EA5E0D15EA5Ep == thrd->canary );
558
559        const bool local = thrd->state != Start;
560        if (thrd->preempted == __NO_PREEMPTION) thrd->state = Ready;
561
562        // Dereference the thread now because once we push it, there is not guaranteed it's still valid.
563        struct cluster * cl = thrd->curr_cluster;
564        __STATS(bool outside = hint == UNPARK_LOCAL && thrd->last_proc && thrd->last_proc != kernelTLS().this_processor; )
565
566        // push the thread to the cluster ready-queue
567        push( cl, thrd, hint );
568
569        // variable thrd is no longer safe to use
570        thrd = 0xdeaddeaddeaddeadp;
571
572        // wake the cluster using the save variable.
573        __wake_one( cl );
574
575        #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
576                if( kernelTLS().this_stats ) {
577                        __tls_stats()->ready.threads.threads++;
578                        if(outside) {
579                                __tls_stats()->ready.threads.extunpark++;
580                        }
581                }
582                else {
583                        __atomic_fetch_add(&cl->stats->ready.threads.threads, 1, __ATOMIC_RELAXED);
584                        __atomic_fetch_add(&cl->stats->ready.threads.extunpark, 1, __ATOMIC_RELAXED);
585                }
586        #endif
587
588        /* paranoid */ verify( ready_schedule_islocked());
589        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
590}
591
592void schedule_thread$( thread$ * thrd, unpark_hint hint ) {
593        ready_schedule_lock();
594                __schedule_thread( thrd, hint );
595        ready_schedule_unlock();
596}
597
598// KERNEL ONLY
599static inline thread$ * __next_thread(cluster * this) with( *this ) {
600        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
601
602        ready_schedule_lock();
603                thread$ * thrd = pop_fast( this );
604        ready_schedule_unlock();
605
606        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
607        return thrd;
608}
609
610// KERNEL ONLY
611static inline thread$ * __next_thread_slow(cluster * this) with( *this ) {
612        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
613
614        ready_schedule_lock();
615                thread$ * thrd;
616                for(25) {
617                        thrd = pop_slow( this );
618                        if(thrd) goto RET;
619                }
620                thrd = pop_search( this );
621
622                RET:
623        ready_schedule_unlock();
624
625        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
626        return thrd;
627}
628
629static inline bool __must_unpark( thread$ * thrd ) {
630        int old_ticket = __atomic_fetch_add(&thrd->ticket, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
631        switch(old_ticket) {
632                case TICKET_RUNNING:
633                        // Wake won the race, the thread will reschedule/rerun itself
634                        return false;
635                case TICKET_BLOCKED:
636                        /* paranoid */ verify( ! thrd->preempted != __NO_PREEMPTION );
637                        /* paranoid */ verify( thrd->state == Blocked );
638                        return true;
639                default:
640                        // This makes no sense, something is wrong abort
641                        abort("Thread %p (%s) has mismatch park/unpark\n", thrd, thrd->self_cor.name);
642        }
643}
644
645void __kernel_unpark( thread$ * thrd, unpark_hint hint ) {
646        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
647        /* paranoid */ verify( ready_schedule_islocked());
648
649        if( !thrd ) return;
650
651        if(__must_unpark(thrd)) {
652                // Wake lost the race,
653                __schedule_thread( thrd, hint );
654        }
655
656        /* paranoid */ verify( ready_schedule_islocked());
657        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
658}
659
660void unpark( thread$ * thrd, unpark_hint hint ) {
661        if( !thrd ) return;
662
663        if(__must_unpark(thrd)) {
664                disable_interrupts();
665                        // Wake lost the race,
666                        schedule_thread$( thrd, hint );
667                enable_interrupts(false);
668        }
669}
670
671void park( void ) {
672        __disable_interrupts_checked();
673                /* paranoid */ verify( kernelTLS().this_thread->preempted == __NO_PREEMPTION );
674                returnToKernel();
675        __enable_interrupts_checked();
676
677}
678
679extern "C" {
680        // Leave the thread monitor
681        // last routine called by a thread.
682        // Should never return
683        void __cfactx_thrd_leave() {
684                thread$ * thrd = active_thread();
685                monitor$ * this = &thrd->self_mon;
686
687                // Lock the monitor now
688                lock( this->lock __cfaabi_dbg_ctx2 );
689
690                disable_interrupts();
691
692                /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
693                /* paranoid */ verify( thrd->state == Active );
694                /* paranoid */ verify( 0x0D15EA5E0D15EA5Ep == thrd->canary );
695                /* paranoid */ verify( kernelTLS().this_thread == thrd );
696                /* paranoid */ verify( thrd->context.SP );
697                /* paranoid */ verifyf( ((uintptr_t)thrd->context.SP) > ((uintptr_t)__get_stack(thrd->curr_cor)->limit), "ERROR : thread$ %p has been corrupted.\n StackPointer too large.\n", thrd );
698                /* paranoid */ verifyf( ((uintptr_t)thrd->context.SP) < ((uintptr_t)__get_stack(thrd->curr_cor)->base ), "ERROR : thread$ %p has been corrupted.\n StackPointer too small.\n", thrd );
699
700                thrd->state = Halting;
701                if( TICKET_RUNNING != thrd->ticket ) { abort( "Thread terminated with pending unpark" ); }
702                if( thrd != this->owner ) { abort( "Thread internal monitor has incorrect owner" ); }
703                if( this->recursion != 1) { abort( "Thread internal monitor has unbalanced recursion" ); }
704
705                // Leave the thread
706                returnToKernel();
707
708                // Control flow should never reach here!
709                abort();
710        }
711}
712
713// KERNEL ONLY
714bool force_yield( __Preemption_Reason reason ) {
715        __disable_interrupts_checked();
716                thread$ * thrd = kernelTLS().this_thread;
717                /* paranoid */ verify(thrd->state == Active);
718
719                // SKULLDUGGERY: It is possible that we are preempting this thread just before
720                // it was going to park itself. If that is the case and it is already using the
721                // intrusive fields then we can't use them to preempt the thread
722                // If that is the case, abandon the preemption.
723                bool preempted = false;
724                if(thrd->link.next == 0p) {
725                        preempted = true;
726                        thrd->preempted = reason;
727                        returnToKernel();
728                }
729        __enable_interrupts_checked( false );
730        return preempted;
731}
732
733//=============================================================================================
734// Kernel Idle Sleep
735//=============================================================================================
736// Wake a thread from the front if there are any
737static void __wake_one(cluster * this) {
738        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
739        /* paranoid */ verify( ready_schedule_islocked() );
740
741        // Check if there is a sleeping processor
742        int fd = __atomic_load_n(&this->procs.fd, __ATOMIC_SEQ_CST);
743
744        // If no one is sleeping, we are done
745        if( fd == 0 ) return;
746
747        // We found a processor, wake it up
748        eventfd_t val;
749        val = 1;
750        eventfd_write( fd, val );
751
752        #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
753                if( kernelTLS().this_stats ) {
754                        __tls_stats()->ready.sleep.wakes++;
755                }
756                else {
757                        __atomic_fetch_add(&this->stats->ready.sleep.wakes, 1, __ATOMIC_RELAXED);
758                }
759        #endif
760
761        /* paranoid */ verify( ready_schedule_islocked() );
762        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
763
764        return;
765}
766
767// Unconditionnaly wake a thread
768void __wake_proc(processor * this) {
769        __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : waking Processor %p\n", this);
770
771        __disable_interrupts_checked();
772                /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
773                eventfd_t val;
774                val = 1;
775                eventfd_write( this->idle_fd, val );
776        __enable_interrupts_checked();
777}
778
779static void idle_sleep(processor * this, io_future_t & future, char buf[]) {
780        #if !defined(IO_URING_IDLE) || !defined(CFA_HAVE_LINUX_IO_URING_H)
781                #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
782                        if(this->print_halts) {
783                                __cfaabi_bits_print_safe( STDOUT_FILENO, "PH:%d - %lld 0\n", this->unique_id, rdtscl());
784                        }
785                #endif
786
787                __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p waiting on eventfd %d\n", this, this->idle_fd);
788
789                {
790                        eventfd_t val;
791                        ssize_t ret = read( this->idle_fd, &val, sizeof(val) );
792                        if(ret < 0) {
793                                switch((int)errno) {
794                                case EAGAIN:
795                                #if EAGAIN != EWOULDBLOCK
796                                        case EWOULDBLOCK:
797                                #endif
798                                case EINTR:
799                                        // No need to do anything special here, just assume it's a legitimate wake-up
800                                        break;
801                                default:
802                                        abort( "KERNEL : internal error, read failure on idle eventfd, error(%d) %s.", (int)errno, strerror( (int)errno ) );
803                                }
804                        }
805                }
806
807                #if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
808                        if(this->print_halts) {
809                                __cfaabi_bits_print_safe( STDOUT_FILENO, "PH:%d - %lld 1\n", this->unique_id, rdtscl());
810                        }
811                #endif
812        #else
813                #if !defined(CFA_HAVE_IORING_OP_READ)
814                        #error this is only implemented if the read is present
815                #endif
816                // Do we already have a pending read
817                if(available(future)) {
818                        // There is no pending read, we need to add one
819                        reset(future);
820
821                        __kernel_read(this, future, buf, this->idle_fd );
822                }
823
824                __cfa_io_flush( this, true );
825        #endif
826}
827
828static bool mark_idle(__cluster_proc_list & this, processor & proc) {
829        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
830        if(!try_lock( this )) return false;
831                this.idle++;
832                /* paranoid */ verify( this.idle <= this.total );
833                remove(proc);
834                insert_first(this.idles, proc);
835
836                __atomic_store_n(&this.fd, proc.idle_fd, __ATOMIC_SEQ_CST);
837        unlock( this );
838        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
839
840        return true;
841}
842
843static void mark_awake(__cluster_proc_list & this, processor & proc) {
844        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
845        lock( this );
846                this.idle--;
847                /* paranoid */ verify( this.idle >= 0 );
848                remove(proc);
849                insert_last(this.actives, proc);
850
851                {
852                        int fd = 0;
853                        if(!this.idles`isEmpty) fd = this.idles`first.idle_fd;
854                        __atomic_store_n(&this.fd, fd, __ATOMIC_SEQ_CST);
855                }
856
857        unlock( this );
858        /* paranoid */ verify( ! __preemption_enabled() );
859}
860
861//=============================================================================================
862// Unexpected Terminating logic
863//=============================================================================================
864void __kernel_abort_msg( char * abort_text, int abort_text_size ) {
865        thread$ * thrd = __cfaabi_tls.this_thread;
866
867        if(thrd) {
868                int len = snprintf( abort_text, abort_text_size, "Error occurred while executing thread %.256s (%p)", thrd->self_cor.name, thrd );
869                __cfaabi_bits_write( STDERR_FILENO, abort_text, len );
870
871                if ( &thrd->self_cor != thrd->curr_cor ) {
872                        len = snprintf( abort_text, abort_text_size, " in coroutine %.256s (%p).\n", thrd->curr_cor->name, thrd->curr_cor );
873                        __cfaabi_bits_write( STDERR_FILENO, abort_text, len );
874                }
875                else {
876                        __cfaabi_bits_write( STDERR_FILENO, ".\n", 2 );
877                }
878        }
879        else {
880                int len = snprintf( abort_text, abort_text_size, "Error occurred outside of any thread.\n" );
881                __cfaabi_bits_write( STDERR_FILENO, abort_text, len );
882        }
883}
884
885int __kernel_abort_lastframe( void ) __attribute__ ((__nothrow__)) {
886        return get_coroutine(__cfaabi_tls.this_thread) == get_coroutine(mainThread) ? 4 : 2;
887}
888
889static __spinlock_t kernel_debug_lock;
890
891extern "C" {
892        void __cfaabi_bits_acquire() {
893                lock( kernel_debug_lock __cfaabi_dbg_ctx2 );
894        }
895
896        void __cfaabi_bits_release() {
897                unlock( kernel_debug_lock );
898        }
899}
900
901//=============================================================================================
902// Kernel Utilities
903//=============================================================================================
904#if defined(CFA_HAVE_LINUX_IO_URING_H)
905#include "io/types.hfa"
906#endif
907
908static inline bool __maybe_io_drain( processor * proc ) {
909        bool ret = false;
910        #if defined(CFA_HAVE_LINUX_IO_URING_H)
911                __cfadbg_print_safe(runtime_core, "Kernel : core %p checking io for ring %d\n", proc, proc->io.ctx->fd);
912
913                // Check if we should drain the queue
914                $io_context * ctx = proc->io.ctx;
915                unsigned head = *ctx->cq.head;
916                unsigned tail = *ctx->cq.tail;
917                if(head == tail) return false;
918                #if OLD_MAIN
919                        ready_schedule_lock();
920                        ret = __cfa_io_drain( proc );
921                        ready_schedule_unlock();
922                #else
923                        ret = __cfa_io_drain( proc );
924                #endif
925        #endif
926        return ret;
927}
928
929//-----------------------------------------------------------------------------
930// Debug
931__cfaabi_dbg_debug_do(
932        extern "C" {
933                void __cfaabi_dbg_record_lock(__spinlock_t & this, const char prev_name[]) {
934                        this.prev_name = prev_name;
935                        this.prev_thrd = kernelTLS().this_thread;
936                }
937        }
938)
939
940//-----------------------------------------------------------------------------
941// Debug
942bool threading_enabled(void) __attribute__((const)) {
943        return true;
944}
945
946//-----------------------------------------------------------------------------
947// Statistics
948#if !defined(__CFA_NO_STATISTICS__)
949        void print_halts( processor & this ) {
950                this.print_halts = true;
951        }
952
953        static void crawl_list( cluster * cltr, dlist(processor) & list, unsigned count ) {
954                /* paranoid */ verify( cltr->stats );
955
956                processor * it = &list`first;
957                for(unsigned i = 0; i < count; i++) {
958                        /* paranoid */ verifyf( it, "Unexpected null iterator, at index %u of %u\n", i, count);
959                        /* paranoid */ verify( it->local_data->this_stats );
960                        // __print_stats( it->local_data->this_stats, cltr->print_stats, "Processor", it->name, (void*)it );
961                        __tally_stats( cltr->stats, it->local_data->this_stats );
962                        it = &(*it)`next;
963                }
964        }
965
966        void crawl_cluster_stats( cluster & this ) {
967                // Stop the world, otherwise stats could get really messed-up
968                // this doesn't solve all problems but does solve many
969                // so it's probably good enough
970                disable_interrupts();
971                uint_fast32_t last_size = ready_mutate_lock();
972
973                        crawl_list(&this, this.procs.actives, this.procs.total - this.procs.idle);
974                        crawl_list(&this, this.procs.idles  , this.procs.idle );
975
976                // Unlock the RWlock
977                ready_mutate_unlock( last_size );
978                enable_interrupts();
979        }
980
981
982        void print_stats_now( cluster & this, int flags ) {
983                crawl_cluster_stats( this );
984                __print_stats( this.stats, this.print_stats, "Cluster", this.name, (void*)&this );
985        }
986#endif
987// Local Variables: //
988// mode: c //
989// tab-width: 4 //
990// End: //
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.