lunaix-os/kernel/process/sched.c

   1 #include <asm/abi.h>
   2 #include <asm/mempart.h>
   3
   4 #include <asm/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 <asm-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
  77 cleanup_detached_threads()
  78 {
  79     // XXX may be a lock on sched_context will ben the most appropriate?
  80     cpu_disable_interrupt();
  81
  82     int i = 0;
  83     struct thread *pos, *n;
  84     llist_for_each(pos, n, sched_ctx.threads, sched_sibs) {
  85         if (likely(!proc_terminated(pos) || !thread_detached(pos))) {
  86             continue;
  87         }
  88
  89         struct proc_mm* mm = vmspace(pos->process);
  90
  91         procvm_mount(mm);
  92         destory_thread(pos);
  93         procvm_unmount(mm);
  94
  95         i++;
  96     }
  97
  98     if (i) {
  99         INFO("cleaned %d terminated detached thread(s)", i);
 100     }
 101
 102     cpu_enable_interrupt();
 103 }
 104
 105 bool
 106 can_schedule(struct thread* thread)
 107 {
 108     if (!thread) {
 109         return 0;
 110     }
 111
 112     if (proc_terminated(thread)) {
 113         return false;
 114     }
 115
 116     if (preempt_check_stalled(thread)) {
 117         thread_flags_set(thread, TH_STALLED);
 118         return true;
 119     }
 120
 121     if (unlikely(kernel_process(thread->process))) {
 122         // a kernel process is always runnable
 123         return thread->state == PS_READY;
 124     }
 125
 126     struct sigctx* sh = &thread->sigctx;
 127
 128     if ((thread->state & PS_PAUSED)) {
 129         return !!(sh->sig_pending & ~1);
 130     }
 131
 132     if ((thread->state & PS_BLOCKED)) {
 133         return sigset_test(sh->sig_pending, _SIGINT);
 134     }
 135
 136     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGSTOP)) {
 137         // If one thread is experiencing SIGSTOP, then we know
 138         // all other threads are also SIGSTOP (as per POSIX-2008.1)
 139         // In which case, the entire process is stopped.
 140         thread->state = PS_STOPPED;
 141         return false;
 142     }
 143
 144     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGCONT)) {
 145         thread->state = PS_READY;
 146     }
 147
 148     return (thread->state == PS_READY) \
 149             && proc_runnable(thread->process);
 150 }
 151
 152 void
 153 check_sleepers()
 154 {
 155     struct thread *pos, *n;
 156     time_t now = clock_systime() / 1000;
 157
 158     llist_for_each(pos, n, &sched_ctx.sleepers, sleep.sleepers)
 159     {
 160         if (proc_terminated(pos)) {
 161             goto del;
 162         }
 163
 164         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
 165         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
 166
 167         if (wtime && now >= wtime) {
 168             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 169             pos->state = PS_READY;
 170         }
 171
 172         if (atime && now >= atime) {
 173             pos->sleep.alarm_time = 0;
 174             thread_setsignal(pos, _SIGALRM);
 175         }
 176
 177         if (!wtime && !atime) {
 178         del:
 179             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 180         }
 181     }
 182 }
 183
 184 void
 185 schedule()
 186 {
 187     assert(sched_ctx.ptable_len && sched_ctx.ttable_len);
 188
 189     // 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……
 190     no_preemption();
 191
 192     if (!(current_thread->state & ~PS_RUNNING)) {
 193         current_thread->state = PS_READY;
 194         __current->state = PS_READY;
 195
 196     }
 197
 198     procvm_unmount_self(vmspace(__current));
 199     check_sleepers();
 200
 201     // round-robin scheduler
 202
 203     struct thread* current = current_thread;
 204     struct thread* to_check = current;
 205
 206     do {
 207         to_check = list_next(to_check, struct thread, sched_sibs);
 208
 209         if (can_schedule(to_check)) {
 210             break;
 211         }
 212
 213         if (to_check == current) {
 214             // FIXME do something less leathal here
 215             fail("Ran out of threads!")
 216             goto done;
 217         }
 218
 219     } while (1);
 220
 221     sched_ctx.procs_index = to_check->process->pid;
 222
 223 done:
 224     isrm_notify_eos(0);
 225     run(to_check);
 226
 227     fail("unexpected return from scheduler");
 228 }
 229
 230 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 231 {
 232     if (!seconds) {
 233         return 0;
 234     }
 235
 236     time_t systime = clock_systime() / 1000;
 237     struct haybed* bed = &current_thread->sleep;
 238
 239     if (bed->wakeup_time) {
 240         return (bed->wakeup_time - systime);
 241     }
 242
 243     bed->wakeup_time = systime + seconds;
 244
 245     if (llist_empty(&bed->sleepers)) {
 246         llist_append(&sched_ctx.sleepers, &bed->sleepers);
 247     }
 248
 249     store_retval(seconds);
 250
 251     block_current_thread();
 252     schedule();
 253
 254     return 0;
 255 }
 256
 257 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 258 {
 259     struct haybed* bed = &current_thread->sleep;
 260     time_t prev_ddl = bed->alarm_time;
 261     time_t now = clock_systime() / 1000;
 262
 263     bed->alarm_time = seconds ? now + seconds : 0;
 264
 265     if (llist_empty(&bed->sleepers)) {
 266         llist_append(&sched_ctx.sleepers, &bed->sleepers);
 267     }
 268
 269     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) : 0;
 270 }
 271
 272 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 273 {
 274     terminate_current(status);
 275     schedule();
 276 }
 277
 278 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 279 {
 280     schedule();
 281 }
 282
 283 pid_t
 284 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 285
 286 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 287 {
 288     return _wait(-1, status, 0);
 289 }
 290
 291 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 292 {
 293     return _wait(pid, status, options);
 294 }
 295
 296 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 297 {
 298     return current_thread->syscall_ret;
 299 }
 300
 301 pid_t
 302 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 303 {
 304     pid_t cur = __current->pid;
 305     int status_flags = 0;
 306     struct proc_info *proc, *n;
 307     if (llist_empty(&__current->children)) {
 308         return -1;
 309     }
 310
 311     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 312
 313 repeat:
 314     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 315     {
 316         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 317             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 318                 status_flags |= PEXITTERM;
 319                 goto done;
 320             }
 321             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 322                 status_flags |= PEXITSTOP;
 323                 goto done;
 324             }
 325         }
 326     }
 327     if ((options & WNOHANG)) {
 328         return 0;
 329     }
 330     // 放弃当前的运行机会
 331     yield_current();
 332     goto repeat;
 333
 334 done:
 335     if (status) {
 336         *status = PEXITNUM(status_flags, proc->exit_code);
 337     }
 338     return destroy_process(proc->pid);
 339 }
 340
 341 static inline pid_t
 342 get_free_pid() {
 343     pid_t i = 0;
 344
 345     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx.procs[i]; i++)
 346         ;
 347
 348     if (unlikely(i == MAX_PROCESS)) {
 349         fail("Panic in Ponyville shimmer!");
 350     }
 351
 352     return i;
 353 }
 354
 355 struct thread*
 356 alloc_thread(struct proc_info* process) {
 357     if (process->thread_count >= MAX_THREAD_PP) {
 358         return NULL;
 359     }
 360
 361     struct thread* th = cake_grab(thread_pile);
 362
 363     th->process = process;
 364     th->created = clock_systime();
 365
 366     // FIXME we need a better tid allocation method!
 367     th->tid = th->created;
 368     th->tid = (th->created ^ ((ptr_t)th)) % MAX_THREAD_PP;
 369
 370     th->state = PS_CREATED;
 371
 372     llist_init_head(&th->sleep.sleepers);
 373     llist_init_head(&th->sched_sibs);
 374     llist_init_head(&th->proc_sibs);
 375     waitq_init(&th->waitqueue);
 376
 377     return th;
 378 }
 379
 380 struct proc_info*
 381 alloc_process()
 382 {
 383     pid_t i = get_free_pid();
 384
 385     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 386         sched_ctx.ptable_len++;
 387     }
 388
 389     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 390     if (!proc) {
 391         return NULL;
 392     }
 393
 394     proc->state = PS_CREATED;
 395     proc->pid = i;
 396     proc->created = clock_systime();
 397     proc->pgid = proc->pid;
 398
 399     proc->sigreg = vzalloc(sizeof(struct sigregistry));
 400     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 401
 402     proc->mm = procvm_create(proc);
 403
 404     llist_init_head(&proc->tasks);
 405     llist_init_head(&proc->children);
 406     llist_init_head(&proc->grp_member);
 407     llist_init_head(&proc->threads);
 408
 409     iopoll_init(&proc->pollctx);
 410
 411     sched_ctx.procs[i] = proc;
 412
 413     return proc;
 414 }
 415
 416 void
 417 commit_thread(struct thread* thread) {
 418     struct proc_info* process = thread->process;
 419
 420     assert(process && !proc_terminated(process));
 421
 422     llist_append(&process->threads, &thread->proc_sibs);
 423
 424     if (sched_ctx.threads) {
 425         llist_append(sched_ctx.threads, &thread->sched_sibs);
 426     } else {
 427         sched_ctx.threads = &thread->sched_sibs;
 428     }
 429
 430     sched_ctx.ttable_len++;
 431     process->thread_count++;
 432     thread->state = PS_READY;
 433 }
 434
 435 void
 436 commit_process(struct proc_info* process)
 437 {
 438     assert(process == sched_ctx.procs[process->pid]);
 439     assert(process->state == PS_CREATED);
 440
 441     // every process is the child of first process (pid=1)
 442     if (!process->parent) {
 443         if (likely(!kernel_process(process))) {
 444             process->parent = root_process;
 445         } else {
 446             process->parent = process;
 447         }
 448     } else {
 449         assert(!proc_terminated(process->parent));
 450     }
 451
 452     if (sched_ctx.proc_list) {
 453         llist_append(sched_ctx.proc_list, &process->tasks);
 454     } else {
 455         sched_ctx.proc_list = &process->tasks;
 456     }
 457
 458     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 459
 460     process->state = PS_READY;
 461 }
 462
 463 void
 464 destory_thread(struct thread* thread)
 465 {
 466     cake_ensure_valid(thread);
 467
 468     struct proc_info* proc = thread->process;
 469
 470     llist_delete(&thread->sched_sibs);
 471     llist_delete(&thread->proc_sibs);
 472     llist_delete(&thread->sleep.sleepers);
 473     waitq_cancel_wait(&thread->waitqueue);
 474
 475     thread_release_mem(thread);
 476
 477     proc->thread_count--;
 478     sched_ctx.ttable_len--;
 479
 480     cake_release(thread_pile, thread);
 481 }
 482
 483 static void
 484 orphan_children(struct proc_info* proc)
 485 {
 486     struct proc_info *root;
 487     struct proc_info *pos, *n;
 488
 489     root = root_process;
 490
 491     llist_for_each(pos, n, &proc->children, siblings) {
 492         pos->parent = root;
 493         llist_append(&root->children, &pos->siblings);
 494     }
 495 }
 496
 497 void
 498 delete_process(struct proc_info* proc)
 499 {
 500     pid_t pid = proc->pid;
 501     struct proc_mm* mm = vmspace(proc);
 502
 503     assert(pid);    // long live the pid0 !!
 504
 505     sched_ctx.procs[pid] = NULL;
 506
 507     llist_delete(&proc->siblings);
 508     llist_delete(&proc->grp_member);
 509     llist_delete(&proc->tasks);
 510
 511     iopoll_free(proc);
 512
 513     taskfs_invalidate(pid);
 514
 515     if (proc->cwd) {
 516         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 517     }
 518
 519     if (proc->cmd) {
 520         vfree(proc->cmd);
 521     }
 522
 523     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 524         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 525         if (fd) {
 526             vfs_pclose(fd->file, pid);
 527             vfs_free_fd(fd);
 528         }
 529     }
 530
 531     vfree(proc->fdtable);
 532
 533     signal_free_registry(proc->sigreg);
 534
 535     procvm_mount(mm);
 536
 537     struct thread *pos, *n;
 538     llist_for_each(pos, n, &proc->threads, proc_sibs) {
 539         // terminate and destory all thread unconditionally
 540         destory_thread(pos);
 541     }
 542
 543     orphan_children(proc);
 544
 545     procvm_unmount_release(mm);
 546
 547     cake_release(proc_pile, proc);
 548 }
 549
 550 pid_t
 551 destroy_process(pid_t pid)
 552 {
 553     int index = pid;
 554     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 555         syscall_result(EINVAL);
 556         return -1;
 557     }
 558
 559     struct proc_info* proc = sched_ctx.procs[index];
 560     delete_process(proc);
 561
 562     return pid;
 563 }
 564
 565 static void
 566 terminate_proc_only(struct proc_info* proc, int exit_code) {
 567     assert(proc->pid != 0);
 568
 569     proc->state = PS_TERMNAT;
 570     proc->exit_code = exit_code;
 571
 572     proc_setsignal(proc->parent, _SIGCHLD);
 573 }
 574
 575 void
 576 terminate_thread(struct thread* thread, ptr_t val) {
 577     thread->exit_val = val;
 578     thread->state = PS_TERMNAT;
 579
 580     struct proc_info* proc = thread->process;
 581     if (proc->thread_count == 1) {
 582         terminate_proc_only(thread->process, 0);
 583     }
 584 }
 585
 586 void
 587 terminate_current_thread(ptr_t val) {
 588     terminate_thread(current_thread, val);
 589 }
 590
 591 void
 592 terminate_proccess(struct proc_info* proc, int exit_code) {
 593     assert(!kernel_process(proc));
 594
 595     if (proc->pid == 1) {
 596         fail("Attempt to kill init");
 597     }
 598
 599     terminate_proc_only(proc, exit_code);
 600
 601     struct thread *pos, *n;
 602     llist_for_each(pos, n, &proc->threads, proc_sibs) {
 603         pos->state = PS_TERMNAT;
 604     }
 605 }
 606
 607 void
 608 terminate_current(int exit_code)
 609 {
 610     terminate_proccess(__current, exit_code);
 611 }
 612
 613 struct proc_info*
 614 get_process(pid_t pid)
 615 {
 616     int index = pid;
 617     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 618         return NULL;
 619     }
 620     return sched_ctx.procs[index];
 621 }
 622
 623 int
 624 orphaned_proc(pid_t pid)
 625 {
 626     if (!pid)
 627         return 0;
 628     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 629         return 0;
 630     struct proc_info* proc = sched_ctx.procs[pid];
 631     struct proc_info* parent = proc->parent;
 632
 633     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 634     // 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
 635     return proc_terminated(parent) || parent->created > proc->created;
 636 }