lunaix-os/kernel/process/sched.c

   1 #include <sys/abi.h>
   2 #include <sys/mm/mempart.h>
   3
   4 #include <hal/intc.h>
   5 #include <sys/cpu.h>
   6
   7 #include <lunaix/fs/taskfs.h>
   8 #include <lunaix/mm/cake.h>
   9 #include <lunaix/mm/mmap.h>
  10 #include <lunaix/mm/pmm.h>
  11 #include <lunaix/mm/valloc.h>
  12 #include <lunaix/mm/vmm.h>
  13 #include <lunaix/mm/procvm.h>
  14 #include <lunaix/process.h>
  15 #include <lunaix/sched.h>
  16 #include <lunaix/signal.h>
  17 #include <lunaix/spike.h>
  18 #include <lunaix/status.h>
  19 #include <lunaix/syscall.h>
  20 #include <lunaix/syslog.h>
  21 #include <lunaix/pcontext.h>
  22 #include <lunaix/kpreempt.h>
  23
  24 #include <klibc/string.h>
  25
  26 volatile struct proc_info* __current;
  27 volatile struct thread* current_thread;
  28
  29 struct scheduler sched_ctx;
  30
  31 struct cake_pile *proc_pile ,*thread_pile;
  32
  33 LOG_MODULE("SCHED")
  34
  35 void
  36 sched_init()
  37 {
  38     proc_pile = cake_new_pile("proc", sizeof(struct proc_info), 1, 0);
  39     thread_pile = cake_new_pile("thread", sizeof(struct thread), 1, 0);
  40     cake_set_constructor(proc_pile, cake_ctor_zeroing);
  41     cake_set_constructor(thread_pile, cake_ctor_zeroing);
  42
  43     sched_ctx = (struct scheduler){
  44         .procs = vzalloc(PROC_TABLE_SIZE), .ptable_len = 0, .procs_index = 0};
  45
  46     llist_init_head(&sched_ctx.sleepers);
  47 }
  48
  49 void
  50 run(struct thread* thread)
  51 {
  52     thread->state = PS_RUNNING;
  53     thread->process->state = PS_RUNNING;
  54     thread->process->th_active = thread;
  55
  56     set_current_executing(thread);
  57
  58     switch_context();
  59     fail("unexpected return from switching");
  60 }
  61
  62 /*
  63     Currently, we do not allow self-destorying thread, doing
  64     so will eliminate current kernel stack which is disaster.
  65     A compromise solution is to perform a regular scan and
  66     clean-up on these thread, in the preemptible kernel thread.
  67 */
  68
  69 void _preemptible
  70 cleanup_detached_threads() {
  71     ensure_preempt_caller();
  72
  73     // XXX may be a lock on sched_context will ben the most appropriate?
  74     cpu_disable_interrupt();
  75
  76     int i = 0;
  77     struct thread *pos, *n;
  78     llist_for_each(pos, n, sched_ctx.threads, sched_sibs) {
  79         if (likely(!proc_terminated(pos) || !thread_detached(pos))) {
  80             continue;
  81         }
  82
  83         vmm_mount_pd(VMS_MOUNT_1, vmroot(pos->process));
  84         destory_thread(VMS_MOUNT_1, pos);
  85         vmm_unmount_pd(VMS_MOUNT_1);
  86
  87         i++;
  88     }
  89
  90     if (i) {
  91         INFO("cleaned %d terminated detached thread(s)", i);
  92     }
  93
  94     cpu_enable_interrupt();
  95 }
  96
  97 int
  98 can_schedule(struct thread* thread)
  99 {
 100     if (!thread) {
 101         return 0;
 102     }
 103
 104     if (unlikely(kernel_process(thread->process))) {
 105         // a kernel process is always runnable
 106         return thread->state == PS_READY;
 107     }
 108
 109     struct sigctx* sh = &thread->sigctx;
 110
 111     if ((thread->state & PS_PAUSED)) {
 112         return !!(sh->sig_pending & ~1);
 113     }
 114     if ((thread->state & PS_BLOCKED)) {
 115         return sigset_test(sh->sig_pending, _SIGINT);
 116     }
 117
 118     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGSTOP)) {
 119         // If one thread is experiencing SIGSTOP, then we know
 120         // all other threads are also SIGSTOP (as per POSIX-2008.1)
 121         // In which case, the entire process is stopped.
 122         thread->state = PS_STOPPED;
 123         return 0;
 124     }
 125     if (sigset_test(sh->sig_pending, _SIGCONT)) {
 126         thread->state = PS_READY;
 127     }
 128
 129     return (thread->state == PS_READY) \
 130             && proc_runnable(thread->process);
 131 }
 132
 133 void
 134 check_sleepers()
 135 {
 136     struct thread *pos, *n;
 137     time_t now = clock_systime() / 1000;
 138
 139     llist_for_each(pos, n, &sched_ctx.sleepers, sleep.sleepers)
 140     {
 141         if (proc_terminated(pos)) {
 142             goto del;
 143         }
 144
 145         time_t wtime = pos->sleep.wakeup_time;
 146         time_t atime = pos->sleep.alarm_time;
 147
 148         if (wtime && now >= wtime) {
 149             pos->sleep.wakeup_time = 0;
 150             pos->state = PS_READY;
 151         }
 152
 153         if (atime && now >= atime) {
 154             pos->sleep.alarm_time = 0;
 155             thread_setsignal(pos, _SIGALRM);
 156         }
 157
 158         if (!wtime && !atime) {
 159         del:
 160             llist_delete(&pos->sleep.sleepers);
 161         }
 162     }
 163 }
 164
 165 void
 166 schedule()
 167 {
 168     assert(sched_ctx.ptable_len && sched_ctx.ttable_len);
 169
 170     // 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……
 171     cpu_disable_interrupt();
 172
 173     if (!(current_thread->state & ~PS_RUNNING)) {
 174         current_thread->state = PS_READY;
 175         __current->state = PS_READY;
 176     }
 177
 178     check_sleepers();
 179
 180     // round-robin scheduler
 181
 182     struct thread* current = current_thread;
 183     struct thread* to_check = current;
 184
 185     do {
 186         to_check = list_next(to_check, struct thread, sched_sibs);
 187
 188         if (can_schedule(to_check)) {
 189             break;
 190         }
 191
 192         if (to_check == current) {
 193             // FIXME do something less leathal here
 194             fail("Ran out of threads!")
 195             goto done;
 196         }
 197
 198     } while (1);
 199
 200     sched_ctx.procs_index = to_check->process->pid;
 201
 202 done:
 203     intc_notify_eos(0);
 204     run(to_check);
 205
 206     fail("unexpected return from scheduler");
 207 }
 208
 209 void
 210 sched_pass()
 211 {
 212     cpu_enable_interrupt();
 213     cpu_trap_sched();
 214 }
 215
 216 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, sleep, unsigned int, seconds)
 217 {
 218     if (!seconds) {
 219         return 0;
 220     }
 221
 222     time_t systime = clock_systime() / 1000;
 223     struct haybed* bed = &current_thread->sleep;
 224
 225     if (bed->wakeup_time) {
 226         return (bed->wakeup_time - systime);
 227     }
 228
 229     bed->wakeup_time = systime + seconds;
 230
 231     if (llist_empty(&bed->sleepers)) {
 232         llist_append(&sched_ctx.sleepers, &bed->sleepers);
 233     }
 234
 235     store_retval(seconds);
 236
 237     block_current_thread();
 238     schedule();
 239
 240     return 0;
 241 }
 242
 243 __DEFINE_LXSYSCALL1(unsigned int, alarm, unsigned int, seconds)
 244 {
 245     struct haybed* bed = &current_thread->sleep;
 246     time_t prev_ddl = bed->alarm_time;
 247     time_t now = clock_systime() / 1000;
 248
 249     bed->alarm_time = seconds ? now + seconds : 0;
 250
 251     struct proc_info* root_proc = sched_ctx.procs[0];
 252     if (llist_empty(&bed->sleepers)) {
 253         llist_append(&sched_ctx.sleepers, &bed->sleepers);
 254     }
 255
 256     return prev_ddl ? (prev_ddl - now) : 0;
 257 }
 258
 259 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, exit, int, status)
 260 {
 261     terminate_current(status);
 262     schedule();
 263 }
 264
 265 __DEFINE_LXSYSCALL(void, yield)
 266 {
 267     schedule();
 268 }
 269
 270 pid_t
 271 _wait(pid_t wpid, int* status, int options);
 272
 273 __DEFINE_LXSYSCALL1(pid_t, wait, int*, status)
 274 {
 275     return _wait(-1, status, 0);
 276 }
 277
 278 __DEFINE_LXSYSCALL3(pid_t, waitpid, pid_t, pid, int*, status, int, options)
 279 {
 280     return _wait(pid, status, options);
 281 }
 282
 283 __DEFINE_LXSYSCALL(int, geterrno)
 284 {
 285     return current_thread->syscall_ret;
 286 }
 287
 288 pid_t
 289 _wait(pid_t wpid, int* status, int options)
 290 {
 291     pid_t cur = __current->pid;
 292     int status_flags = 0;
 293     struct proc_info *proc, *n;
 294     if (llist_empty(&__current->children)) {
 295         return -1;
 296     }
 297
 298     wpid = wpid ? wpid : -__current->pgid;
 299 repeat:
 300     llist_for_each(proc, n, &__current->children, siblings)
 301     {
 302         if (!~wpid || proc->pid == wpid || proc->pgid == -wpid) {
 303             if (proc->state == PS_TERMNAT && !options) {
 304                 status_flags |= PEXITTERM;
 305                 goto done;
 306             }
 307             if (proc->state == PS_READY && (options & WUNTRACED)) {
 308                 status_flags |= PEXITSTOP;
 309                 goto done;
 310             }
 311         }
 312     }
 313     if ((options & WNOHANG)) {
 314         return 0;
 315     }
 316     // 放弃当前的运行机会
 317     sched_pass();
 318     goto repeat;
 319
 320 done:
 321     if (status) {
 322         *status = proc->exit_code | status_flags;
 323     }
 324     return destroy_process(proc->pid);
 325 }
 326
 327 static inline pid_t
 328 get_free_pid() {
 329     pid_t i = 0;
 330
 331     for (; i < sched_ctx.ptable_len && sched_ctx.procs[i]; i++)
 332         ;
 333
 334     if (unlikely(i == MAX_PROCESS)) {
 335         panick("Panic in Ponyville shimmer!");
 336     }
 337
 338     return i;
 339 }
 340
 341 struct thread*
 342 alloc_thread(struct proc_info* process) {
 343     if (process->thread_count >= MAX_THREAD_PP) {
 344         return NULL;
 345     }
 346
 347     struct thread* th = cake_grab(thread_pile);
 348
 349     th->process = process;
 350     th->created = clock_systime();
 351
 352     // FIXME we need a better tid allocation method!
 353     th->tid = th->created;
 354     th->tid = (th->created ^ ((ptr_t)th)) % MAX_THREAD_PP;
 355
 356     th->state = PS_CREATED;
 357
 358     llist_init_head(&th->sleep.sleepers);
 359     llist_init_head(&th->sched_sibs);
 360     llist_init_head(&th->proc_sibs);
 361     waitq_init(&th->waitqueue);
 362
 363     return th;
 364 }
 365
 366 struct proc_info*
 367 alloc_process()
 368 {
 369     pid_t i = get_free_pid();
 370
 371     if (i == sched_ctx.ptable_len) {
 372         sched_ctx.ptable_len++;
 373     }
 374
 375     struct proc_info* proc = cake_grab(proc_pile);
 376     if (!proc) {
 377         return NULL;
 378     }
 379
 380     proc->state = PS_CREATED;
 381     proc->pid = i;
 382     proc->created = clock_systime();
 383     proc->pgid = proc->pid;
 384
 385     proc->sigreg = vzalloc(sizeof(struct sigregister));
 386     proc->fdtable = vzalloc(sizeof(struct v_fdtable));
 387
 388     proc->mm = procvm_create(proc);
 389
 390     llist_init_head(&proc->tasks);
 391     llist_init_head(&proc->children);
 392     llist_init_head(&proc->grp_member);
 393     llist_init_head(&proc->threads);
 394
 395     iopoll_init(&proc->pollctx);
 396
 397     sched_ctx.procs[i] = proc;
 398
 399     return proc;
 400 }
 401
 402 void
 403 commit_thread(struct thread* thread) {
 404     struct proc_info* process = thread->process;
 405
 406     assert(process && !proc_terminated(process));
 407
 408     llist_append(&process->threads, &thread->proc_sibs);
 409
 410     if (sched_ctx.threads) {
 411         llist_append(sched_ctx.threads, &thread->sched_sibs);
 412     } else {
 413         sched_ctx.threads = &thread->sched_sibs;
 414     }
 415
 416     sched_ctx.ttable_len++;
 417     process->thread_count++;
 418     thread->state = PS_READY;
 419 }
 420
 421 void
 422 commit_process(struct proc_info* process)
 423 {
 424     assert(process == sched_ctx.procs[process->pid]);
 425     assert(process->state == PS_CREATED);
 426
 427     // every process is the child of first process (pid=1)
 428     if (!process->parent) {
 429         if (likely(!kernel_process(process))) {
 430             process->parent = sched_ctx.procs[1];
 431         } else {
 432             process->parent = process;
 433         }
 434     } else {
 435         assert(!proc_terminated(process->parent));
 436     }
 437
 438     if (sched_ctx.proc_list) {
 439         llist_append(sched_ctx.proc_list, &process->tasks);
 440     } else {
 441         sched_ctx.proc_list = &process->tasks;
 442     }
 443
 444     llist_append(&process->parent->children, &process->siblings);
 445
 446     process->state = PS_READY;
 447 }
 448
 449 void
 450 destory_thread(ptr_t vm_mnt, struct thread* thread)
 451 {
 452     cake_ensure_valid(thread);
 453
 454     struct proc_info* proc = thread->process;
 455
 456     llist_delete(&thread->sched_sibs);
 457     llist_delete(&thread->proc_sibs);
 458     llist_delete(&thread->sleep.sleepers);
 459     waitq_cancel_wait(&thread->waitqueue);
 460
 461     thread_release_mem(thread, vm_mnt);
 462
 463     proc->thread_count--;
 464     sched_ctx.ttable_len--;
 465
 466     cake_release(thread_pile, thread);
 467 }
 468
 469 void
 470 delete_process(struct proc_info* proc)
 471 {
 472     pid_t pid = proc->pid;
 473
 474     assert(pid);    // long live the pid0 !!
 475
 476     sched_ctx.procs[pid] = NULL;
 477
 478     llist_delete(&proc->siblings);
 479     llist_delete(&proc->grp_member);
 480     llist_delete(&proc->tasks);
 481
 482     iopoll_free(proc);
 483
 484     taskfs_invalidate(pid);
 485
 486     if (proc->cwd) {
 487         vfs_unref_dnode(proc->cwd);
 488     }
 489
 490     if (proc->cmd) {
 491         vfree(proc->cmd);
 492     }
 493
 494     for (size_t i = 0; i < VFS_MAX_FD; i++) {
 495         struct v_fd* fd = proc->fdtable->fds[i];
 496         if (fd) {
 497             vfs_pclose(fd->file, pid);
 498             vfs_free_fd(fd);
 499         }
 500     }
 501
 502     vfree(proc->fdtable);
 503
 504     signal_free_registers(proc->sigreg);
 505
 506     vmm_mount_pd(VMS_MOUNT_1, vmroot(proc));
 507
 508     struct thread *pos, *n;
 509     llist_for_each(pos, n, &proc->threads, proc_sibs) {
 510         // terminate and destory all thread unconditionally
 511         destory_thread(VMS_MOUNT_1, pos);
 512     }
 513
 514     procvm_cleanup(VMS_MOUNT_1, proc);
 515
 516     vmm_unmount_pd(VMS_MOUNT_1);
 517
 518     cake_release(proc_pile, proc);
 519 }
 520
 521 pid_t
 522 destroy_process(pid_t pid)
 523 {
 524     int index = pid;
 525     if (index <= 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 526         syscall_result(EINVAL);
 527         return -1;
 528     }
 529
 530     struct proc_info* proc = sched_ctx.procs[index];
 531     delete_process(proc);
 532
 533     return pid;
 534 }
 535
 536 static void
 537 terminate_proc_only(struct proc_info* proc, int exit_code) {
 538     proc->state = PS_TERMNAT;
 539     proc->exit_code = exit_code;
 540
 541     proc_setsignal(proc->parent, _SIGCHLD);
 542 }
 543
 544 void
 545 terminate_thread(struct thread* thread, ptr_t val) {
 546     thread->exit_val = val;
 547     thread->state = PS_TERMNAT;
 548
 549     struct proc_info* proc = thread->process;
 550     if (proc->thread_count == 1) {
 551         terminate_proc_only(thread->process, 0);
 552     }
 553 }
 554
 555 void
 556 terminate_current_thread(ptr_t val) {
 557     terminate_thread(current_thread, val);
 558 }
 559
 560 void
 561 terminate_proccess(struct proc_info* proc, int exit_code) {
 562     assert(!kernel_process(proc));
 563
 564     if (proc->pid == 1) {
 565         panick("Attempt to kill init");
 566     }
 567
 568     terminate_proc_only(proc, exit_code);
 569
 570     struct thread *pos, *n;
 571     llist_for_each(pos, n, &__current->threads, proc_sibs) {
 572         pos->state = PS_TERMNAT;
 573     }
 574 }
 575
 576 void
 577 terminate_current(int exit_code)
 578 {
 579     terminate_proccess(__current, exit_code);
 580 }
 581
 582 struct proc_info*
 583 get_process(pid_t pid)
 584 {
 585     int index = pid;
 586     if (index < 0 || index > sched_ctx.ptable_len) {
 587         return NULL;
 588     }
 589     return sched_ctx.procs[index];
 590 }
 591
 592 int
 593 orphaned_proc(pid_t pid)
 594 {
 595     if (!pid)
 596         return 0;
 597     if (pid >= sched_ctx.ptable_len)
 598         return 0;
 599     struct proc_info* proc = sched_ctx.procs[pid];
 600     struct proc_info* parent = proc->parent;
 601
 602     // 如果其父进程的状态是terminated 或 destroy中的一种
 603     // 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
 604     return proc_terminated(parent) || parent->created > proc->created;
 605 }