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 #define root_process   (sched_ctx.procs[1])
  37
  38 LOG_MODULE("SCHED")
  39
  40 void
  41 sched_init()
  42 {
  43     proc_pile = cake_new_pile("proc", sizeof(struct proc_info), 1, 0);
  44     thread_pile = cake_new_pile("thread", sizeof(struct thread), 1, 0);
  45     cake_set_constructor(proc_pile, cake_ctor_zeroing);
  46     cake_set_constructor(thread_pile, cake_ctor_zeroing);
  47
  48     sched_ctx = (struct scheduler){
  49         .procs = vzalloc(PROC_TABLE_SIZE), .ptable_len = 0, .procs_index = 0};
  50
  51     llist_init_head(&sched_ctx.sleepers);
  52 }
  53
  54 void
  55 run(struct thread* thread)
  56 {
  57     thread->state = PS_RUNNING;
  58     thread->process->state = PS_RUNNING;
  59     thread->process->th_active = thread;
  60
  61     procvm_mount_self(vmspace(thread->process));
  62     set_current_executing(thread);
  63
  64     switch_context();
  65
  66     fail("unexpected return from switching");
  67 }
  68
  69 /*
  70     Currently, we do not allow self-destorying thread, doing
  71     so will eliminate current kernel stack which is disaster.
  72     A compromise solution is to perform a regular scan and
  73     clean-up on these thread, in the preemptible kernel thread.
  74 */
  75
  76 void _preemptible
  77 cleanup_detached_threads() {
  78     ensure_preempt_caller();
  79
  80     // XXX may be a lock on sched_context will ben the most appropriate?
  81     cpu_disable_interrupt();
  82
  83     int i = 0;
  84     struct thread *pos, *n;
  85     llist_for_each(pos, n, sched_ctx.threads, sched_sibs) {
  86         if (likely(!proc_terminated(pos) || !thread_detached(pos))) {
  87             continue;
  88         }
  89
  90         struct proc_mm* mm = vmspace(pos->process);
  91
  92         procvm_mount(mm);
  93         destory_thread(pos);
  94         procvm_unmount(mm);
  95
  96         i++;
  97     }
  98
  99     if (i) {
 100         INFO("cleaned %d terminated detached thread(s)", i);
 101     }
 102
 103     cpu_enable_interrupt();
 104 }
 105
 106 bool
 107 can_schedule(struct thread* thread)
 108 {
 109     if (!thread) {
 110         return 0;
 111     }
 112
 113     if (proc_terminated(thread)) {
 114         return false;
 115     }
 116
 117     if (preempt_check_stalled(thread)) {
 118         thread_flags_set(thread, TH_STALLED);
 119         return true;
 120     }
 121
 122     if (unlikely(kernel_process(thread->process))) {
 123         // a kernel process is always runnable
 124         return thread->state == PS_READY;
 125     }
 126
 127     struct sigctx* sh = &thread->sigctx;
 128
 129     if ((thread->state & PS_PAUSED)) {
 130         return !!(sh->sig_pending & ~1);
 131     }
 132
 133     if ((thread->state & PS_BLOCKED)) {
 134         return sigset_test(sh->sig_pending, _SIGINT);
 135     }
 136
 137     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGSTOP)) {
 138         // If one thread is experiencing SIGSTOP, then we know
 139         // all other threads are also SIGSTOP (as per POSIX-2008.1)
 140         // In which case, the entire process is stopped.
 141         thread->state = PS_STOPPED;
 142         return false;
 143     }
 144
 145     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGCONT)) {
 146         thread->state = PS_READY;
 147     }
 148
 149     return (thread->state == PS_READY) \
 150             && proc_runnable(thread->process);
 151 }
 152
 153 void
 154 check_sleepers()
 155 {
 156     struct thread *pos, *n;
 157     time_t now = clock_systime() / 1000;
 158
 159     llist_for_each(pos, n, &sched_ctx.sleepers, sleep.sleepers)
 160     {
 161         if (proc_terminated(pos)) {
 162             goto del;
 163         }
 164
 165         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
 166         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
 167
 168         if (wtime && now >= wtime) {
 169             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 170             pos->state = PS_READY;
 171         }
 172
 173         if (atime && now >= atime) {
 174             pos->sleep.alarm_time = 0;
 175             thread_setsignal(pos, _SIGALRM);
 176         }
 177
 178         if (!wtime && !atime) {
 179         del:
 180             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 181         }
 182     }
 183 }
 184
 185 void
 186 schedule()
 187 {
 188     assert(sched_ctx.ptable_len && sched_ctx.ttable_len);
 189
 190     // 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……
 191     no_preemption();
 192
 193     if (!(current_thread->state & ~PS_RUNNING)) {
 194         current_thread->state = PS_READY;
 195         __current->state = PS_READY;
 196
 197     }
 198
 199     procvm_unmount_self(vmspace(__current));
 200     check_sleepers();
 201
 202     // round-robin scheduler
 203
 204     struct thread* current = current_thread;
 205     struct thread* to_check = current;
 206
 207     do {
 208         to_check = list_next(to_check, struct thread, sched_sibs);
 209
 210         if (can_schedule(to_check)) {
 211             break;
 212         }
 213
 214         if (to_check == current) {
 215             // FIXME do something less leathal here
 216             fail("Ran out of threads!")
 217             goto done;
 218         }
 219
 220     } while (1);
 221
 222     sched_ctx.procs_index = to_check->process->pid;
 223
 224 done:
 225     isrm_notify_eos(0);
 226     run(to_check);
 227
 228     fail("unexpected return from scheduler");
 229 }
 230
 231 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 232 {
 233     if (!seconds) {
 234         return 0;
 235     }
 236
 237     time_t systime = clock_systime() / 1000;
 238     struct haybed* bed = &current_thread->sleep;
 239
 240     if (bed->wakeup_time) {
 241         return (bed->wakeup_time - systime);
 242     }
 243
 244     bed->wakeup_time = systime + seconds;
 245
 246     if (llist_empty(&bed->sleepers)) {
 247         llist_append(&sched_ctx.sleepers, &bed->sleepers);
 248     }
 249
 250     store_retval(seconds);
 251
 252     block_current_thread();
 253     schedule();
 254
 255     return 0;
 256 }
 257
 258 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 259 {
 260     struct haybed* bed = &current_thread->sleep;
 261     time_t prev_ddl = bed->alarm_time;
 262     time_t now = clock_systime() / 1000;
 263
 264     bed->alarm_time = seconds ? now + seconds : 0;
 265
 266     if (llist_empty(&bed->sleepers)) {
 267         llist_append(&sched_ctx.sleepers, &bed->sleepers);
 268     }
 269
 270     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) : 0;
 271 }
 272
 273 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 274 {
 275     terminate_current(status);
 276     schedule();
 277 }
 278
 279 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 280 {
 281     schedule();
 282 }
 283
 284 pid_t
 285 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 286
 287 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 288 {
 289     return _wait(-1, status, 0);
 290 }
 291
 292 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 293 {
 294     return _wait(pid, status, options);
 295 }
 296
 297 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 298 {
 299     return current_thread->syscall_ret;
 300 }
 301
 302 pid_t
 303 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 304 {
 305     pid_t cur = __current->pid;
 306     int status_flags = 0;
 307     struct proc_info *proc, *n;
 308     if (llist_empty(&__current->children)) {
 309         return -1;
 310     }
 311
 312     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 313
 314 repeat:
 315     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 316     {
 317         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 318             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 319                 status_flags |= PEXITTERM;
 320                 goto done;
 321             }
 322             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 323                 status_flags |= PEXITSTOP;
 324                 goto done;
 325             }
 326         }
 327     }
 328     if ((options & WNOHANG)) {
 329         return 0;
 330     }
 331     // 放弃当前的运行机会
 332     yield_current();
 333     goto repeat;
 334
 335 done:
 336     if (status) {
 337         *status = PEXITNUM(status_flags, proc->exit_code);
 338     }
 339     return destroy_process(proc->pid);
 340 }
 341
 342 static inline pid_t
 343 get_free_pid() {
 344     pid_t i = 0;
 345
 346     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx.procs[i]; i++)
 347         ;
 348
 349     if (unlikely(i == MAX_PROCESS)) {
 350         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 351     }
 352
 353     return i;
 354 }
 355
 356 struct thread*
 357 alloc_thread(struct proc_info* process) {
 358     if (process->thread_count >= MAX_THREAD_PP) {
 359         return NULL;
 360     }
 361
 362     struct thread* th = cake_grab(thread_pile);
 363
 364     th->process = process;
 365     th->created = clock_systime();
 366
 367     // FIXME we need a better tid allocation method!
 368     th->tid = th->created;
 369     th->tid = (th->created ^ ((ptr_t)th)) % MAX_THREAD_PP;
 370
 371     th->state = PS_CREATED;
 372
 373     llist_init_head(&th->sleep.sleepers);
 374     llist_init_head(&th->sched_sibs);
 375     llist_init_head(&th->proc_sibs);
 376     waitq_init(&th->waitqueue);
 377
 378     return th;
 379 }
 380
 381 struct proc_info*
 382 alloc_process()
 383 {
 384     pid_t i = get_free_pid();
 385
 386     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 387         sched_ctx.ptable_len++;
 388     }
 389
 390     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 391     if (!proc) {
 392         return NULL;
 393     }
 394
 395     proc->state = PS_CREATED;
 396     proc->pid = i;
 397     proc->created = clock_systime();
 398     proc->pgid = proc->pid;
 399
 400     proc->sigreg = vzalloc(sizeof(struct sigregistry));
 401     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 402
 403     proc->mm = procvm_create(proc);
 404
 405     llist_init_head(&proc->tasks);
 406     llist_init_head(&proc->children);
 407     llist_init_head(&proc->grp_member);
 408     llist_init_head(&proc->threads);
 409
 410     iopoll_init(&proc->pollctx);
 411
 412     sched_ctx.procs[i] = proc;
 413
 414     return proc;
 415 }
 416
 417 void
 418 commit_thread(struct thread* thread) {
 419     struct proc_info* process = thread->process;
 420
 421     assert(process && !proc_terminated(process));
 422
 423     llist_append(&process->threads, &thread->proc_sibs);
 424
 425     if (sched_ctx.threads) {
 426         llist_append(sched_ctx.threads, &thread->sched_sibs);
 427     } else {
 428         sched_ctx.threads = &thread->sched_sibs;
 429     }
 430
 431     sched_ctx.ttable_len++;
 432     process->thread_count++;
 433     thread->state = PS_READY;
 434 }
 435
 436 void
 437 commit_process(struct proc_info* process)
 438 {
 439     assert(process == sched_ctx.procs[process->pid]);
 440     assert(process->state == PS_CREATED);
 441
 442     // every process is the child of first process (pid=1)
 443     if (!process->parent) {
 444         if (likely(!kernel_process(process))) {
 445             process->parent = root_process;
 446         } else {
 447             process->parent = process;
 448         }
 449     } else {
 450         assert(!proc_terminated(process->parent));
 451     }
 452
 453     if (sched_ctx.proc_list) {
 454         llist_append(sched_ctx.proc_list, &process->tasks);
 455     } else {
 456         sched_ctx.proc_list = &process->tasks;
 457     }
 458
 459     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 460
 461     process->state = PS_READY;
 462 }
 463
 464 void
 465 destory_thread(struct thread* thread)
 466 {
 467     cake_ensure_valid(thread);
 468
 469     struct proc_info* proc = thread->process;
 470
 471     llist_delete(&thread->sched_sibs);
 472     llist_delete(&thread->proc_sibs);
 473     llist_delete(&thread->sleep.sleepers);
 474     waitq_cancel_wait(&thread->waitqueue);
 475
 476     thread_release_mem(thread);
 477
 478     proc->thread_count--;
 479     sched_ctx.ttable_len--;
 480
 481     cake_release(thread_pile, thread);
 482 }
 483
 484 static void
 485 orphan_children(struct proc_info* proc)
 486 {
 487     struct proc_info *root;
 488     struct proc_info *pos, *n;
 489
 490     root = root_process;
 491
 492     llist_for_each(pos, n, &proc->children, siblings) {
 493         pos->parent = root;
 494         llist_append(&root->children, &pos->siblings);
 495     }
 496 }
 497
 498 void
 499 delete_process(struct proc_info* proc)
 500 {
 501     pid_t pid = proc->pid;
 502     struct proc_mm* mm = vmspace(proc);
 503
 504     assert(pid);    // long live the pid0 !!
 505
 506     sched_ctx.procs[pid] = NULL;
 507
 508     llist_delete(&proc->siblings);
 509     llist_delete(&proc->grp_member);
 510     llist_delete(&proc->tasks);
 511
 512     iopoll_free(proc);
 513
 514     taskfs_invalidate(pid);
 515
 516     if (proc->cwd) {
 517         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 518     }
 519
 520     if (proc->cmd) {
 521         vfree(proc->cmd);
 522     }
 523
 524     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 525         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 526         if (fd) {
 527             vfs_pclose(fd->file, pid);
 528             vfs_free_fd(fd);
 529         }
 530     }
 531
 532     vfree(proc->fdtable);
 533
 534     signal_free_registry(proc->sigreg);
 535
 536     procvm_mount(mm);
 537
 538     struct thread *pos, *n;
 539     llist_for_each(pos, n, &proc->threads, proc_sibs) {
 540         // terminate and destory all thread unconditionally
 541         destory_thread(pos);
 542     }
 543
 544     orphan_children(proc);
 545
 546     procvm_unmount_release(mm);
 547
 548     cake_release(proc_pile, proc);
 549 }
 550
 551 pid_t
 552 destroy_process(pid_t pid)
 553 {
 554     int index = pid;
 555     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 556         syscall_result(EINVAL);
 557         return -1;
 558     }
 559
 560     struct proc_info* proc = sched_ctx.procs[index];
 561     delete_process(proc);
 562
 563     return pid;
 564 }
 565
 566 static void
 567 terminate_proc_only(struct proc_info* proc, int exit_code) {
 568     proc->state = PS_TERMNAT;
 569     proc->exit_code = exit_code;
 570
 571     proc_setsignal(proc->parent, _SIGCHLD);
 572 }
 573
 574 void
 575 terminate_thread(struct thread* thread, ptr_t val) {
 576     thread->exit_val = val;
 577     thread->state = PS_TERMNAT;
 578
 579     struct proc_info* proc = thread->process;
 580     if (proc->thread_count == 1) {
 581         terminate_proc_only(thread->process, 0);
 582     }
 583 }
 584
 585 void
 586 terminate_current_thread(ptr_t val) {
 587     terminate_thread(current_thread, val);
 588 }
 589
 590 void
 591 terminate_proccess(struct proc_info* proc, int exit_code) {
 592     assert(!kernel_process(proc));
 593
 594     if (proc->pid == 1) {
 595         panick("Attempt to kill init");
 596     }
 597
 598     terminate_proc_only(proc, exit_code);
 599
 600     struct thread *pos, *n;
 601     llist_for_each(pos, n, &__current->threads, proc_sibs) {
 602         pos->state = PS_TERMNAT;
 603     }
 604 }
 605
 606 void
 607 terminate_current(int exit_code)
 608 {
 609     terminate_proccess(__current, exit_code);
 610 }
 611
 612 struct proc_info*
 613 get_process(pid_t pid)
 614 {
 615     int index = pid;
 616     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 617         return NULL;
 618     }
 619     return sched_ctx.procs[index];
 620 }
 621
 622 int
 623 orphaned_proc(pid_t pid)
 624 {
 625     if (!pid)
 626         return 0;
 627     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 628         return 0;
 629     struct proc_info* proc = sched_ctx.procs[pid];
 630     struct proc_info* parent = proc->parent;
 631
 632     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 633     // 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
 634     return proc_terminated(parent) || parent->created > proc->created;
 635 }