lunaix-os/kernel/process/sched.c

   1 #include <sys/abi.h>
   2 #include <sys/mm/mempart.h>
   3
   4 #include <sys/cpu.h>
   5
   6 #include <lunaix/fs/taskfs.h>
   7 #include <lunaix/mm/cake.h>
   8 #include <lunaix/mm/mmap.h>
   9 #include <lunaix/mm/pmm.h>
  10 #include <lunaix/mm/valloc.h>
  11 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  12 #include <lunaix/mm/procvm.h>
  13 #include <lunaix/process.h>
  14 #include <lunaix/sched.h>
  15 #include <lunaix/signal.h>
  16 #include <lunaix/spike.h>
  17 #include <lunaix/status.h>
  18 #include <lunaix/syscall.h>
  19 #include <lunaix/syslog.h>
  20 #include <lunaix/hart_state.h>
  21 #include <lunaix/kpreempt.h>
  22
  23 #include <lunaix/generic/isrm.h>
  24
  25 #include <klibc/string.h>
  26
  27 struct thread empty_thread_obj;
  28
  29 volatile struct proc_info* __current;
  30 volatile struct thread* current_thread = &empty_thread_obj;
  31
  32 struct scheduler sched_ctx;
  33
  34 struct cake_pile *proc_pile ,*thread_pile;
  35
  36 LOG_MODULE("SCHED")
  37
  38 void
  39 sched_init()
  40 {
  41     proc_pile = cake_new_pile("proc", sizeof(struct proc_info), 1, 0);
  42     thread_pile = cake_new_pile("thread", sizeof(struct thread), 1, 0);
  43     cake_set_constructor(proc_pile, cake_ctor_zeroing);
  44     cake_set_constructor(thread_pile, cake_ctor_zeroing);
  45
  46     sched_ctx = (struct scheduler){
  47         .procs = vzalloc(PROC_TABLE_SIZE), .ptable_len = 0, .procs_index = 0};
  48
  49     llist_init_head(&sched_ctx.sleepers);
  50 }
  51
  52 void
  53 run(struct thread* thread)
  54 {
  55     thread->state = PS_RUNNING;
  56     thread->process->state = PS_RUNNING;
  57     thread->process->th_active = thread;
  58
  59     procvm_mount_self(vmspace(thread->process));
  60     set_current_executing(thread);
  61
  62     switch_context();
  63     fail("unexpected return from switching");
  64 }
  65
  66 /*
  67     Currently, we do not allow self-destorying thread, doing
  68     so will eliminate current kernel stack which is disaster.
  69     A compromise solution is to perform a regular scan and
  70     clean-up on these thread, in the preemptible kernel thread.
  71 */
  72
  73 void _preemptible
  74 cleanup_detached_threads() {
  75     ensure_preempt_caller();
  76
  77     // XXX may be a lock on sched_context will ben the most appropriate?
  78     cpu_disable_interrupt();
  79
  80     int i = 0;
  81     struct thread *pos, *n;
  82     llist_for_each(pos, n, sched_ctx.threads, sched_sibs) {
  83         if (likely(!proc_terminated(pos) || !thread_detached(pos))) {
  84             continue;
  85         }
  86
  87         struct proc_mm* mm = vmspace(pos->process);
  88
  89         procvm_mount(mm);
  90         destory_thread(pos);
  91         procvm_unmount(mm);
  92
  93         i++;
  94     }
  95
  96     if (i) {
  97         INFO("cleaned %d terminated detached thread(s)", i);
  98     }
  99
 100     cpu_enable_interrupt();
 101 }
 102
 103 int
 104 can_schedule(struct thread* thread)
 105 {
 106     if (!thread) {
 107         return 0;
 108     }
 109
 110     if (unlikely(kernel_process(thread->process))) {
 111         // a kernel process is always runnable
 112         return thread->state == PS_READY;
 113     }
 114
 115     struct sigctx* sh = &thread->sigctx;
 116
 117     if ((thread->state & PS_PAUSED)) {
 118         return !!(sh->sig_pending & ~1);
 119     }
 120     if ((thread->state & PS_BLOCKED)) {
 121         return sigset_test(sh->sig_pending, _SIGINT);
 122     }
 123
 124     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGSTOP)) {
 125         // If one thread is experiencing SIGSTOP, then we know
 126         // all other threads are also SIGSTOP (as per POSIX-2008.1)
 127         // In which case, the entire process is stopped.
 128         thread->state = PS_STOPPED;
 129         return 0;
 130     }
 131     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGCONT)) {
 132         thread->state = PS_READY;
 133     }
 134
 135     return (thread->state == PS_READY) \
 136             && proc_runnable(thread->process);
 137 }
 138
 139 void
 140 check_sleepers()
 141 {
 142     struct thread *pos, *n;
 143     time_t now = clock_systime() / 1000;
 144
 145     llist_for_each(pos, n, &sched_ctx.sleepers, sleep.sleepers)
 146     {
 147         if (proc_terminated(pos)) {
 148             goto del;
 149         }
 150
 151         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
 152         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
 153
 154         if (wtime && now >= wtime) {
 155             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 156             pos->state = PS_READY;
 157         }
 158
 159         if (atime && now >= atime) {
 160             pos->sleep.alarm_time = 0;
 161             thread_setsignal(pos, _SIGALRM);
 162         }
 163
 164         if (!wtime && !atime) {
 165         del:
 166             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 167         }
 168     }
 169 }
 170
 171 void
 172 schedule()
 173 {
 174     assert(sched_ctx.ptable_len && sched_ctx.ttable_len);
 175
 176     // 上下文切换相当的敏感！我们不希望任何的中断打乱栈的顺序……
 177     cpu_disable_interrupt();
 178
 179     if (!(current_thread->state & ~PS_RUNNING)) {
 180         current_thread->state = PS_READY;
 181         __current->state = PS_READY;
 182
 183     }
 184
 185     procvm_unmount_self(vmspace(__current));
 186     check_sleepers();
 187
 188     // round-robin scheduler
 189
 190     struct thread* current = current_thread;
 191     struct thread* to_check = current;
 192
 193     do {
 194         to_check = list_next(to_check, struct thread, sched_sibs);
 195
 196         if (can_schedule(to_check)) {
 197             break;
 198         }
 199
 200         if (to_check == current) {
 201             // FIXME do something less leathal here
 202             fail("Ran out of threads!")
 203             goto done;
 204         }
 205
 206     } while (1);
 207
 208     sched_ctx.procs_index = to_check->process->pid;
 209
 210 done:
 211     isrm_notify_eos(0);
 212     run(to_check);
 213
 214     fail("unexpected return from scheduler");
 215 }
 216
 217 void
 218 sched_pass()
 219 {
 220     cpu_enable_interrupt();
 221     cpu_trap_sched();
 222 }
 223
 224 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 225 {
 226     if (!seconds) {
 227         return 0;
 228     }
 229
 230     time_t systime = clock_systime() / 1000;
 231     struct haybed* bed = &current_thread->sleep;
 232
 233     if (bed->wakeup_time) {
 234         return (bed->wakeup_time - systime);
 235     }
 236
 237     bed->wakeup_time = systime + seconds;
 238
 239     if (llist_empty(&bed->sleepers)) {
 240         llist_append(&sched_ctx.sleepers, &bed->sleepers);
 241     }
 242
 243     store_retval(seconds);
 244
 245     block_current_thread();
 246     schedule();
 247
 248     return 0;
 249 }
 250
 251 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 252 {
 253     struct haybed* bed = &current_thread->sleep;
 254     time_t prev_ddl = bed->alarm_time;
 255     time_t now = clock_systime() / 1000;
 256
 257     bed->alarm_time = seconds ? now + seconds : 0;
 258
 259     struct proc_info* root_proc = sched_ctx.procs[0];
 260     if (llist_empty(&bed->sleepers)) {
 261         llist_append(&sched_ctx.sleepers, &bed->sleepers);
 262     }
 263
 264     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) : 0;
 265 }
 266
 267 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 268 {
 269     terminate_current(status);
 270     schedule();
 271 }
 272
 273 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 274 {
 275     schedule();
 276 }
 277
 278 pid_t
 279 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 280
 281 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 282 {
 283     return _wait(-1, status, 0);
 284 }
 285
 286 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 287 {
 288     return _wait(pid, status, options);
 289 }
 290
 291 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 292 {
 293     return current_thread->syscall_ret;
 294 }
 295
 296 pid_t
 297 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 298 {
 299     pid_t cur = __current->pid;
 300     int status_flags = 0;
 301     struct proc_info *proc, *n;
 302     if (llist_empty(&__current->children)) {
 303         return -1;
 304     }
 305
 306     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 307 repeat:
 308     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 309     {
 310         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 311             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 312                 status_flags |= PEXITTERM;
 313                 goto done;
 314             }
 315             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 316                 status_flags |= PEXITSTOP;
 317                 goto done;
 318             }
 319         }
 320     }
 321     if ((options & WNOHANG)) {
 322         return 0;
 323     }
 324     // 放弃当前的运行机会
 325     sched_pass();
 326     goto repeat;
 327
 328 done:
 329     if (status) {
 330         *status = proc->exit_code | status_flags;
 331     }
 332     return destroy_process(proc->pid);
 333 }
 334
 335 static inline pid_t
 336 get_free_pid() {
 337     pid_t i = 0;
 338
 339     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx.procs[i]; i++)
 340         ;
 341
 342     if (unlikely(i == MAX_PROCESS)) {
 343         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 344     }
 345
 346     return i;
 347 }
 348
 349 struct thread*
 350 alloc_thread(struct proc_info* process) {
 351     if (process->thread_count >= MAX_THREAD_PP) {
 352         return NULL;
 353     }
 354
 355     struct thread* th = cake_grab(thread_pile);
 356
 357     th->process = process;
 358     th->created = clock_systime();
 359
 360     // FIXME we need a better tid allocation method!
 361     th->tid = th->created;
 362     th->tid = (th->created ^ ((ptr_t)th)) % MAX_THREAD_PP;
 363
 364     th->state = PS_CREATED;
 365
 366     llist_init_head(&th->sleep.sleepers);
 367     llist_init_head(&th->sched_sibs);
 368     llist_init_head(&th->proc_sibs);
 369     waitq_init(&th->waitqueue);
 370
 371     return th;
 372 }
 373
 374 struct proc_info*
 375 alloc_process()
 376 {
 377     pid_t i = get_free_pid();
 378
 379     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 380         sched_ctx.ptable_len++;
 381     }
 382
 383     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 384     if (!proc) {
 385         return NULL;
 386     }
 387
 388     proc->state = PS_CREATED;
 389     proc->pid = i;
 390     proc->created = clock_systime();
 391     proc->pgid = proc->pid;
 392
 393     proc->sigreg = vzalloc(sizeof(struct sigregistry));
 394     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 395
 396     proc->mm = procvm_create(proc);
 397
 398     llist_init_head(&proc->tasks);
 399     llist_init_head(&proc->children);
 400     llist_init_head(&proc->grp_member);
 401     llist_init_head(&proc->threads);
 402
 403     iopoll_init(&proc->pollctx);
 404
 405     sched_ctx.procs[i] = proc;
 406
 407     return proc;
 408 }
 409
 410 void
 411 commit_thread(struct thread* thread) {
 412     struct proc_info* process = thread->process;
 413
 414     assert(process && !proc_terminated(process));
 415
 416     llist_append(&process->threads, &thread->proc_sibs);
 417
 418     if (sched_ctx.threads) {
 419         llist_append(sched_ctx.threads, &thread->sched_sibs);
 420     } else {
 421         sched_ctx.threads = &thread->sched_sibs;
 422     }
 423
 424     sched_ctx.ttable_len++;
 425     process->thread_count++;
 426     thread->state = PS_READY;
 427 }
 428
 429 void
 430 commit_process(struct proc_info* process)
 431 {
 432     assert(process == sched_ctx.procs[process->pid]);
 433     assert(process->state == PS_CREATED);
 434
 435     // every process is the child of first process (pid=1)
 436     if (!process->parent) {
 437         if (likely(!kernel_process(process))) {
 438             process->parent = sched_ctx.procs[1];
 439         } else {
 440             process->parent = process;
 441         }
 442     } else {
 443         assert(!proc_terminated(process->parent));
 444     }
 445
 446     if (sched_ctx.proc_list) {
 447         llist_append(sched_ctx.proc_list, &process->tasks);
 448     } else {
 449         sched_ctx.proc_list = &process->tasks;
 450     }
 451
 452     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 453
 454     process->state = PS_READY;
 455 }
 456
 457 void
 458 destory_thread(struct thread* thread)
 459 {
 460     cake_ensure_valid(thread);
 461
 462     struct proc_info* proc = thread->process;
 463
 464     llist_delete(&thread->sched_sibs);
 465     llist_delete(&thread->proc_sibs);
 466     llist_delete(&thread->sleep.sleepers);
 467     waitq_cancel_wait(&thread->waitqueue);
 468
 469     thread_release_mem(thread);
 470
 471     proc->thread_count--;
 472     sched_ctx.ttable_len--;
 473
 474     cake_release(thread_pile, thread);
 475 }
 476
 477 void
 478 delete_process(struct proc_info* proc)
 479 {
 480     pid_t pid = proc->pid;
 481     struct proc_mm* mm = vmspace(proc);
 482
 483     assert(pid);    // long live the pid0 !!
 484
 485     sched_ctx.procs[pid] = NULL;
 486
 487     llist_delete(&proc->siblings);
 488     llist_delete(&proc->grp_member);
 489     llist_delete(&proc->tasks);
 490
 491     iopoll_free(proc);
 492
 493     taskfs_invalidate(pid);
 494
 495     if (proc->cwd) {
 496         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 497     }
 498
 499     if (proc->cmd) {
 500         vfree(proc->cmd);
 501     }
 502
 503     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 504         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 505         if (fd) {
 506             vfs_pclose(fd->file, pid);
 507             vfs_free_fd(fd);
 508         }
 509     }
 510
 511     vfree(proc->fdtable);
 512
 513     signal_free_registry(proc->sigreg);
 514
 515     procvm_mount(mm);
 516
 517     struct thread *pos, *n;
 518     llist_for_each(pos, n, &proc->threads, proc_sibs) {
 519         // terminate and destory all thread unconditionally
 520         destory_thread(pos);
 521     }
 522
 523     procvm_unmount_release(mm);
 524
 525     cake_release(proc_pile, proc);
 526 }
 527
 528 pid_t
 529 destroy_process(pid_t pid)
 530 {
 531     int index = pid;
 532     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 533         syscall_result(EINVAL);
 534         return -1;
 535     }
 536
 537     struct proc_info* proc = sched_ctx.procs[index];
 538     delete_process(proc);
 539
 540     return pid;
 541 }
 542
 543 static void
 544 terminate_proc_only(struct proc_info* proc, int exit_code) {
 545     proc->state = PS_TERMNAT;
 546     proc->exit_code = exit_code;
 547
 548     proc_setsignal(proc->parent, _SIGCHLD);
 549 }
 550
 551 void
 552 terminate_thread(struct thread* thread, ptr_t val) {
 553     thread->exit_val = val;
 554     thread->state = PS_TERMNAT;
 555
 556     struct proc_info* proc = thread->process;
 557     if (proc->thread_count == 1) {
 558         terminate_proc_only(thread->process, 0);
 559     }
 560 }
 561
 562 void
 563 terminate_current_thread(ptr_t val) {
 564     terminate_thread(current_thread, val);
 565 }
 566
 567 void
 568 terminate_proccess(struct proc_info* proc, int exit_code) {
 569     assert(!kernel_process(proc));
 570
 571     if (proc->pid == 1) {
 572         panick("Attempt to kill init");
 573     }
 574
 575     terminate_proc_only(proc, exit_code);
 576
 577     struct thread *pos, *n;
 578     llist_for_each(pos, n, &__current->threads, proc_sibs) {
 579         pos->state = PS_TERMNAT;
 580     }
 581 }
 582
 583 void
 584 terminate_current(int exit_code)
 585 {
 586     terminate_proccess(__current, exit_code);
 587 }
 588
 589 struct proc_info*
 590 get_process(pid_t pid)
 591 {
 592     int index = pid;
 593     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 594         return NULL;
 595     }
 596     return sched_ctx.procs[index];
 597 }
 598
 599 int
 600 orphaned_proc(pid_t pid)
 601 {
 602     if (!pid)
 603         return 0;
 604     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 605         return 0;
 606     struct proc_info* proc = sched_ctx.procs[pid];
 607     struct proc_info* parent = proc->parent;
 608
 609     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 610     // 或者其父进程是在该进程之后创建的，那么该进程为孤儿进程
 611     return proc_terminated(parent) || parent->created > proc->created;
 612 }