source: src/libcfa/concurrency/preemption.c @ f2b12406

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Preemption is now stable enough to push, some clean-up needed

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Line 
1//                              -*- Mode: CFA -*-
2//
3// Cforall Version 1.0.0 Copyright (C) 2016 University of Waterloo
4//
5// The contents of this file are covered under the licence agreement in the
6// file "LICENCE" distributed with Cforall.
7//
8// signal.c --
9//
10// Author           : Thierry Delisle
11// Created On       : Mon Jun 5 14:20:42 2017
12// Last Modified By : Thierry Delisle
13// Last Modified On : --
14// Update Count     : 0
15//
16
17#include "libhdr.h"
18#include "preemption.h"
19
20extern "C" {
21#include <errno.h>
22#include <execinfo.h>
23#define __USE_GNU
24#include <signal.h>
25#undef __USE_GNU
26#include <stdio.h>
27#include <string.h>
28#include <unistd.h>
29}
30
31
32#ifdef __USE_STREAM__
33#include "fstream"
34#endif
35
36#define __CFA_DEFAULT_PREEMPTION__ 10000
37
38__attribute__((weak)) unsigned int default_preemption() {
39        return __CFA_DEFAULT_PREEMPTION__;
40}
41
42#define __CFA_SIGCXT__ ucontext_t *
43#define __CFA_SIGPARMS__ __attribute__((unused)) int sig, __attribute__((unused)) siginfo_t *sfp, __attribute__((unused)) __CFA_SIGCXT__ cxt
44
45static void preempt( processor   * this );
46static void timeout( thread_desc * this );
47
48void sigHandler_ctxSwitch( __CFA_SIGPARMS__ );
49void sigHandler_alarm    ( __CFA_SIGPARMS__ );
50void sigHandler_segv     ( __CFA_SIGPARMS__ );
51void sigHandler_abort    ( __CFA_SIGPARMS__ );
52
53static void __kernel_sigaction( int sig, void (*handler)(__CFA_SIGPARMS__), int flags );
54LIB_DEBUG_DO( bool validate( alarm_list_t * this ); )
55
56#ifdef __x86_64__
57#define CFA_REG_IP REG_RIP
58#else
59#define CFA_REG_IP REG_EIP
60#endif
61
62
63//=============================================================================================
64// Kernel Preemption logic
65//=============================================================================================
66
67void tick_preemption() {
68        // LIB_DEBUG_PRINT_BUFFER_DECL( STDERR_FILENO, "Ticking preemption\n" );
69
70        alarm_list_t * alarms = &systemProcessor->alarms;
71        __cfa_time_t currtime = __kernel_get_time();
72        while( alarms->head && alarms->head->alarm < currtime ) {
73                alarm_node_t * node = pop(alarms);
74                // LIB_DEBUG_PRINT_BUFFER_LOCAL( STDERR_FILENO, "Ticking %p\n", node );
75
76                if( node->kernel_alarm ) {
77                        preempt( node->proc );
78                }
79                else {
80                        timeout( node->thrd );
81                }
82
83                verify( validate( alarms ) );
84
85                if( node->period > 0 ) {
86                        node->alarm = currtime + node->period;
87                        insert( alarms, node );
88                }
89                else {
90                        node->set = false;
91                }
92        }
93
94        if( alarms->head ) {
95                __kernel_set_timer( alarms->head->alarm - currtime );
96        }
97
98        verify( validate( alarms ) );
99        // LIB_DEBUG_PRINT_BUFFER_LOCAL( STDERR_FILENO, "Ticking preemption done\n" );
100}
101
102void update_preemption( processor * this, __cfa_time_t duration ) {
103        LIB_DEBUG_PRINT_BUFFER_DECL( STDERR_FILENO, "Processor : %p updating preemption to %lu\n", this, duration );
104
105        alarm_node_t * alarm = this->preemption_alarm;
106        duration *= 1000;
107
108        // Alarms need to be enabled
109        if ( duration > 0 && !alarm->set ) {
110                alarm->alarm = __kernel_get_time() + duration;
111                alarm->period = duration;
112                register_self( alarm );
113        }
114        // Zero duraction but alarm is set
115        else if ( duration == 0 && alarm->set ) {
116                unregister_self( alarm );
117                alarm->alarm = 0;
118                alarm->period = 0;
119        }
120        // If alarm is different from previous, change it
121        else if ( duration > 0 && alarm->period != duration ) {
122                unregister_self( alarm );
123                alarm->alarm = __kernel_get_time() + duration;
124                alarm->period = duration;
125                register_self( alarm );
126        }
127}
128
129//=============================================================================================
130// Kernel Signal Tools
131//=============================================================================================
132
133LIB_DEBUG_DO( static thread_local void * last_interrupt = 0; )
134
135extern "C" {
136        void disable_interrupts() {
137                __attribute__((unused)) unsigned short new_val = __atomic_add_fetch_2( &disable_preempt_count, 1, __ATOMIC_SEQ_CST );
138                verify( new_val < (unsigned short)65_000 );
139                verify( new_val != (unsigned short) 0 );
140        }
141
142        void enable_interrupts_noRF() {
143                __attribute__((unused)) unsigned short prev = __atomic_fetch_add_2( &disable_preempt_count, -1, __ATOMIC_SEQ_CST );
144                verify( prev != (unsigned short) 0 );
145        }
146
147        void enable_interrupts( DEBUG_CTX_PARAM ) {
148                processor * proc   = this_processor;
149                thread_desc * thrd = this_thread;
150                unsigned short prev = __atomic_fetch_add_2( &disable_preempt_count, -1, __ATOMIC_SEQ_CST );
151                verify( prev != (unsigned short) 0 );
152                if( prev == 1 && proc->pending_preemption ) {
153                        proc->pending_preemption = false;
154                        BlockInternal( thrd );
155                }
156
157                LIB_DEBUG_DO( proc->last_enable = caller; )
158        }
159}
160
161static inline void signal_unblock( int sig ) {
162        sigset_t mask;
163        sigemptyset( &mask );
164        sigaddset( &mask, sig );
165
166        if ( pthread_sigmask( SIG_UNBLOCK, &mask, NULL ) == -1 ) {
167            abortf( "internal error, pthread_sigmask" );
168        }
169}
170
171static inline void signal_block( int sig ) {
172        sigset_t mask;
173        sigemptyset( &mask );
174        sigaddset( &mask, sig );
175
176        if ( pthread_sigmask( SIG_BLOCK, &mask, NULL ) == -1 ) {
177            abortf( "internal error, pthread_sigmask" );
178        }
179}
180
181static inline bool preemption_ready() {
182        return disable_preempt_count == 0;
183}
184
185static inline void defer_ctxSwitch() {
186        this_processor->pending_preemption = true;
187}
188
189static inline void defer_alarm() {
190        systemProcessor->pending_alarm = true;
191}
192
193static void preempt( processor * this ) {
194        pthread_kill( this->kernel_thread, SIGUSR1 );
195}
196
197static void timeout( thread_desc * this ) {
198        //TODO : implement waking threads
199}
200
201//=============================================================================================
202// Kernel Signal Startup/Shutdown logic
203//=============================================================================================
204
205static pthread_t alarm_thread;
206void * alarm_loop( __attribute__((unused)) void * args );
207
208void kernel_start_preemption() {
209        LIB_DEBUG_PRINT_SAFE("Kernel : Starting preemption\n");
210        __kernel_sigaction( SIGUSR1, sigHandler_ctxSwitch, SA_SIGINFO );
211        // __kernel_sigaction( SIGSEGV, sigHandler_segv     , SA_SIGINFO );
212        // __kernel_sigaction( SIGBUS , sigHandler_segv     , SA_SIGINFO );
213
214        signal_block( SIGALRM );
215
216        pthread_create( &alarm_thread, NULL, alarm_loop, NULL );
217}
218
219void kernel_stop_preemption() {
220        sigset_t mask;
221        sigfillset( &mask );
222        sigprocmask( SIG_BLOCK, &mask, NULL );
223
224        pthread_kill( alarm_thread, SIGINT );
225        pthread_join( alarm_thread, NULL );
226        LIB_DEBUG_PRINT_SAFE("Kernel : Preemption stopped\n");
227}
228
229void ?{}( preemption_scope * this, processor * proc ) {
230        (&this->alarm){ proc };
231        this->proc = proc;
232        this->proc->preemption_alarm = &this->alarm;
233        update_preemption( this->proc, this->proc->preemption );
234}
235
236void ^?{}( preemption_scope * this ) {
237        disable_interrupts();
238
239        update_preemption( this->proc, 0 );
240}
241
242//=============================================================================================
243// Kernel Signal Handlers
244//=============================================================================================
245
246void sigHandler_ctxSwitch( __CFA_SIGPARMS__ ) {
247        LIB_DEBUG_DO( last_interrupt = (void *)(cxt->uc_mcontext.gregs[CFA_REG_IP]); )
248        if( preemption_ready() ) {
249                signal_unblock( SIGUSR1 );
250                BlockInternal( (thread_desc*)this_thread );
251        }
252        else {
253                defer_ctxSwitch();
254        }
255}
256
257// void sigHandler_alarm( __CFA_SIGPARMS__ ) {
258//      LIB_DEBUG_DO( last_interrupt = (void *)(cxt->uc_mcontext.gregs[CFA_REG_IP]); )
259//      verify( this_processor == systemProcessor );
260
261//      if( try_lock( &systemProcessor->alarm_lock DEBUG_CTX2 ) ) {
262//              tick_preemption();
263//              systemProcessor->pending_alarm = false;
264//              unlock( &systemProcessor->alarm_lock );
265//      }
266//      else {
267//              defer_alarm();
268//      }
269
270//      signal_unblock( SIGALRM );
271
272//      if( preemption_ready() && this_processor->pending_preemption ) {
273
274//              this_processor->pending_preemption = false;
275//              BlockInternal( (thread_desc*)this_thread );
276//      }
277// }
278
279void * alarm_loop( __attribute__((unused)) void * args ) {
280        sigset_t mask;
281        sigemptyset( &mask );
282        sigaddset( &mask, SIGALRM );
283        sigaddset( &mask, SIGUSR2 );
284        sigaddset( &mask, SIGINT  );
285
286        if ( pthread_sigmask( SIG_BLOCK, &mask, NULL ) == -1 ) {
287            abortf( "internal error, pthread_sigmask" );
288        }
289
290        while( true ) {
291                int sig;
292                if( sigwait( &mask, &sig ) != 0  ) {
293                        abortf( "internal error, sigwait" );
294                }
295
296                switch( sig) {
297                        case SIGALRM:
298                                LIB_DEBUG_PRINT_SAFE("Kernel : Preemption thread tick\n");
299                                lock( &systemProcessor->alarm_lock DEBUG_CTX2 );
300                                tick_preemption();
301                                unlock( &systemProcessor->alarm_lock );
302                                break;
303                        case SIGUSR2:
304                                //TODO other actions
305                                break;
306                        case SIGINT:
307                                LIB_DEBUG_PRINT_SAFE("Kernel : Preemption thread stopping\n");
308                                return NULL;
309                        default:
310                                abortf( "internal error, sigwait returned sig %d", sig );
311                                break;
312                }
313        }
314}
315
316static void __kernel_sigaction( int sig, void (*handler)(__CFA_SIGPARMS__), int flags ) {
317        struct sigaction act;
318
319        act.sa_sigaction = (void (*)(int, siginfo_t *, void *))handler;
320        act.sa_flags = flags;
321
322        if ( sigaction( sig, &act, NULL ) == -1 ) {
323                LIB_DEBUG_PRINT_BUFFER_DECL( STDERR_FILENO,
324                        " __kernel_sigaction( sig:%d, handler:%p, flags:%d ), problem installing signal handler, error(%d) %s.\n",
325                        sig, handler, flags, errno, strerror( errno )
326                );
327                _exit( EXIT_FAILURE );
328        }
329}
330
331typedef void (*sa_handler_t)(int);
332
333static void __kernel_sigdefault( int sig ) {
334        struct sigaction act;
335
336        // act.sa_handler = SIG_DFL;
337        act.sa_flags = 0;
338        sigemptyset( &act.sa_mask );
339
340        if ( sigaction( sig, &act, NULL ) == -1 ) {
341                LIB_DEBUG_PRINT_BUFFER_DECL( STDERR_FILENO,
342                        " __kernel_sigdefault( sig:%d ), problem reseting signal handler, error(%d) %s.\n",
343                        sig, errno, strerror( errno )
344                );
345                _exit( EXIT_FAILURE );
346        }
347}
348
349//=============================================================================================
350// Terminating Signals logic
351//=============================================================================================
352
353LIB_DEBUG_DO(
354        static void __kernel_backtrace( int start ) {
355                // skip first N stack frames
356
357                enum { Frames = 50 };
358                void * array[Frames];
359                int size = backtrace( array, Frames );
360                char ** messages = backtrace_symbols( array, size );
361
362                // find executable name
363                *index( messages[0], '(' ) = '\0';
364                #ifdef __USE_STREAM__
365                serr | "Stack back trace for:" | messages[0] | endl;
366                #else
367                fprintf( stderr, "Stack back trace for: %s\n", messages[0]);
368                #endif
369
370                // skip last 2 stack frames after main
371                for ( int i = start; i < size && messages != NULL; i += 1 ) {
372                        char * name = NULL;
373                        char * offset_begin = NULL;
374                        char * offset_end = NULL;
375
376                        for ( char *p = messages[i]; *p; ++p ) {
377                                // find parantheses and +offset
378                                if ( *p == '(' ) {
379                                        name = p;
380                                }
381                                else if ( *p == '+' ) {
382                                        offset_begin = p;
383                                }
384                                else if ( *p == ')' ) {
385                                        offset_end = p;
386                                        break;
387                                }
388                        }
389
390                        // if line contains symbol print it
391                        int frameNo = i - start;
392                        if ( name && offset_begin && offset_end && name < offset_begin ) {
393                                // delimit strings
394                                *name++ = '\0';
395                                *offset_begin++ = '\0';
396                                *offset_end++ = '\0';
397
398                                #ifdef __USE_STREAM__
399                                serr    | "("  | frameNo | ")" | messages[i] | ":"
400                                        | name | "+" | offset_begin | offset_end | endl;
401                                #else
402                                fprintf( stderr, "(%i) %s : %s + %s %s\n", frameNo, messages[i], name, offset_begin, offset_end);
403                                #endif
404                        }
405                        // otherwise, print the whole line
406                        else {
407                                #ifdef __USE_STREAM__
408                                serr | "(" | frameNo | ")" | messages[i] | endl;
409                                #else
410                                fprintf( stderr, "(%i) %s\n", frameNo, messages[i] );
411                                #endif
412                        }
413                }
414
415                free( messages );
416        }
417)
418
419// void sigHandler_segv( __CFA_SIGPARMS__ ) {
420//      LIB_DEBUG_DO(
421//              #ifdef __USE_STREAM__
422//              serr    | "*CFA runtime error* program cfa-cpp terminated with"
423//                      | (sig == SIGSEGV ? "segment fault." : "bus error.")
424//                      | endl;
425//              #else
426//              fprintf( stderr, "*CFA runtime error* program cfa-cpp terminated with %s\n", sig == SIGSEGV ? "segment fault." : "bus error." );
427//              #endif
428
429//              // skip first 2 stack frames
430//              __kernel_backtrace( 1 );
431//      )
432//      exit( EXIT_FAILURE );
433// }
434
435// void sigHandler_abort( __CFA_SIGPARMS__ ) {
436//      // skip first 6 stack frames
437//      LIB_DEBUG_DO( __kernel_backtrace( 6 ); )
438
439//      // reset default signal handler
440//      __kernel_sigdefault( SIGABRT );
441
442//      raise( SIGABRT );
443// }
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.