lunaix-os/kernel/process/thread.c

   1 #include <lunaix/process.h>
   2 #include <lunaix/sched.h>
   3 #include <lunaix/syscall.h>
   4 #include <lunaix/syscall_utils.h>
   5 #include <lunaix/mm/mmap.h>
   6 #include <lunaix/mm/page.h>
   7 #include <lunaix/syslog.h>
   8 #include <lunaix/kpreempt.h>
   9
  10 #include <usr/lunaix/threads.h>
  11
  12 #include <asm/abi.h>
  13 #include <asm/mm_defs.h>
  14
  15 LOG_MODULE("THREAD")
  16
  17 static ptr_t
  18 __alloc_user_thread_stack(struct proc_info* proc,
  19                           struct mm_region** stack_region, ptr_t vm_mnt)
  20 {
  21     ptr_t th_stack_top = (proc->thread_count + 1) * USR_STACK_SIZE_THREAD;
  22     th_stack_top = ROUNDUP(USR_STACK_END - th_stack_top, PAGE_SIZE);
  23
  24     struct mm_region* vmr;
  25     struct proc_mm* mm = vmspace(proc);
  26     struct mmap_param param = { .vms_mnt = vm_mnt,
  27                                 .pvms = mm,
  28                                 .mlen = USR_STACK_SIZE_THREAD,
  29                                 .proct = PROT_READ | PROT_WRITE,
  30                                 .flags = MAP_ANON | MAP_PRIVATE,
  31                                 .type = REGION_TYPE_STACK };
  32
  33     int errno;
  34
  35     errno = mmap_user((void**)&th_stack_top, &vmr, th_stack_top, NULL, &param);
  36     if (errno) {
  37         WARN("failed to create user thread stack: %d", errno);
  38         return 0;
  39     }
  40
  41     pte_t* guardp = mkptep_va(vm_mnt, vmr->start);
  42     set_pte(guardp, guard_pte);
  43
  44     *stack_region = vmr;
  45
  46     ptr_t stack_top = align_stack(th_stack_top + USR_STACK_SIZE_THREAD - 1);
  47     return stack_top;
  48 }
  49
  50 static ptr_t
  51 __alloc_kernel_thread_stack(struct proc_info* proc, ptr_t vm_mnt)
  52 {
  53     pfn_t kstack_top = pfn(KSTACK_AREA_END);
  54     pfn_t kstack_end = pfn(KSTACK_AREA);
  55     pte_t* ptep      = mkptep_pn(vm_mnt, kstack_top);
  56     while (ptep_pfn(ptep) > kstack_end) {
  57         ptep -= KSTACK_PAGES;
  58
  59         pte_t pte = pte_at(ptep);
  60         if (pte_isnull(pte)) {
  61             goto found;
  62         }
  63
  64         ptep--;
  65     }
  66
  67     WARN("failed to create kernel stack: max stack num reach\n");
  68     return 0;
  69
  70 found:;
  71     unsigned int po = count_order(KSTACK_PAGES);
  72     struct leaflet* leaflet = alloc_leaflet(po);
  73
  74     if (!leaflet) {
  75         WARN("failed to create kernel stack: nomem\n");
  76         return 0;
  77     }
  78
  79     set_pte(ptep++, guard_pte);
  80     ptep_map_leaflet(ptep, mkpte_prot(KERNEL_DATA), leaflet);
  81
  82     ptep += KSTACK_PAGES;
  83     return align_stack(ptep_va(ptep, LFT_SIZE) - 1);
  84 }
  85
  86 void
  87 thread_release_mem(struct thread* thread)
  88 {
  89     struct leaflet* leaflet;
  90     struct proc_mm* mm = vmspace(thread->process);
  91     ptr_t vm_mnt = mm->vm_mnt;
  92
  93     // Ensure we have mounted
  94     assert(vm_mnt);
  95
  96     pte_t* ptep = mkptep_va(vm_mnt, thread->kstack);
  97     leaflet = pte_leaflet(*ptep);
  98
  99     ptep -= KSTACK_PAGES;
 100     set_pte(ptep, null_pte);
 101     ptep_unmap_leaflet(ptep + 1, leaflet);
 102
 103     leaflet_return(leaflet);
 104
 105     if (thread->ustack) {
 106         if ((thread->ustack->start & 0xfff)) {
 107             fail("invalid ustack struct");
 108         }
 109         mem_unmap_region(vm_mnt, thread->ustack);
 110     }
 111 }
 112
 113 struct thread*
 114 create_thread(struct proc_info* proc, bool with_ustack)
 115 {
 116     struct proc_mm* mm = vmspace(proc);
 117     assert(mm->vm_mnt);
 118
 119     ptr_t vm_mnt = mm->vm_mnt;
 120     struct mm_region* ustack_region = NULL;
 121     if (with_ustack &&
 122         !(__alloc_user_thread_stack(proc, &ustack_region, vm_mnt)))
 123     {
 124         return NULL;
 125     }
 126
 127     ptr_t kstack = __alloc_kernel_thread_stack(proc, vm_mnt);
 128     if (!kstack) {
 129         mem_unmap_region(vm_mnt, ustack_region);
 130         return NULL;
 131     }
 132
 133     struct thread* th = alloc_thread(proc);
 134     if (!th) {
 135         return NULL;
 136     }
 137
 138     th->kstack = kstack;
 139     th->ustack = ustack_region;
 140
 141     if (ustack_region) {
 142         th->ustack_top = align_stack(ustack_region->end - 1);
 143     }
 144
 145     return th;
 146 }
 147
 148 void
 149 start_thread(struct thread* th, ptr_t entry)
 150 {
 151     assert(th && entry);
 152     struct proc_mm* mm = vmspace(th->process);
 153
 154     assert(mm->vm_mnt);
 155
 156     struct hart_transition transition;
 157     if (!kernel_addr(entry)) {
 158         assert(th->ustack);
 159
 160         hart_user_transfer(&transition, th->kstack, th->ustack_top, entry);
 161     }
 162     else {
 163         hart_kernel_transfer(&transition, th->kstack, entry);
 164     }
 165
 166     install_hart_transition(mm->vm_mnt, &transition);
 167     th->hstate = (struct hart_state*)transition.inject;
 168
 169     commit_thread(th);
 170 }
 171
 172 void
 173 exit_thread(void* val) {
 174     terminate_current_thread((ptr_t)val);
 175     schedule();
 176 }
 177
 178 struct thread*
 179 thread_find(struct proc_info* proc, tid_t tid)
 180 {
 181     struct thread *pos, *n;
 182     llist_for_each(pos, n, &proc->threads, proc_sibs) {
 183         if (pos->tid == tid) {
 184             return pos;
 185         }
 186     }
 187
 188     return NULL;
 189 }
 190
 191 void
 192 thread_stats_update(bool inbound, bool voluntary)
 193 {
 194     struct thread_stats* stats;
 195     time_t now;
 196
 197     now   = clock_systime();
 198     stats = &current_thread->stats;
 199
 200     stats->at_user = !kernel_context(current_thread->hstate);
 201
 202     if (!inbound) {
 203         if (kernel_process(current_thread->process) ||
 204             stats->at_user)
 205         {
 206             // exiting to user or kernel (kernel thread only), how graceful
 207             stats->last_leave = now;
 208         }
 209         else {
 210             // exiting to kernel, effectively reentry
 211             stats->last_reentry = now;
 212         }
 213
 214         stats->last_resume = now;
 215         return;
 216     }
 217
 218     stats->last_reentry = now;
 219
 220     if (!stats->at_user)
 221     {
 222         // entering from kernel, it is a kernel preempt
 223         thread_stats_update_kpreempt();
 224         return;
 225     }
 226
 227     // entering from user space, a clean entrance.
 228
 229     if (!voluntary) {
 230         stats->entry_count_invol++;
 231     }
 232     else {
 233         stats->entry_count_vol++;
 234     }
 235
 236     thread_stats_reset_kpreempt();
 237     stats->last_entry = now;
 238 }
 239
 240 __DEFINE_LXSYSCALL3(int, th_create, tid_t*, tid,
 241                         struct uthread_param*, thparam, void*, entry)
 242 {
 243     no_preemption();
 244
 245     struct thread* th = create_thread(__current, true);
 246     if (!th) {
 247         return EAGAIN;
 248     }
 249
 250     ptr_t ustack_top;
 251
 252     ustack_top = th->ustack_top;
 253     ustack_top = align_stack(ustack_top - sizeof(*thparam));
 254
 255     memcpy((void*)ustack_top, thparam, sizeof(*thparam));
 256
 257     th->ustack_top = ustack_top;
 258     start_thread(th, (ptr_t)entry);
 259
 260     if (tid) {
 261         *tid = th->tid;
 262     }
 263
 264     return 0;
 265 }
 266
 267 __DEFINE_LXSYSCALL(tid_t, th_self)
 268 {
 269     return current_thread->tid;
 270 }
 271
 272 __DEFINE_LXSYSCALL1(void, th_exit, void*, val)
 273 {
 274     exit_thread(val);
 275 }
 276
 277 __DEFINE_LXSYSCALL2(int, th_join, tid_t, tid, void**, val_ptr)
 278 {
 279     struct thread* th = thread_find(__current, tid);
 280     if (!th) {
 281         return EINVAL;
 282     }
 283
 284     if (th == current_thread) {
 285         return EDEADLK;
 286     }
 287
 288     while (!proc_terminated(th)) {
 289         yield_current();
 290     }
 291
 292     if (val_ptr) {
 293         *val_ptr = (void*)th->exit_val;
 294     }
 295
 296     no_preemption();
 297     destory_thread(th);
 298
 299     return 0;
 300 }
 301
 302 __DEFINE_LXSYSCALL1(int, th_detach, tid_t, tid)
 303 {
 304     // can not detach the only thread
 305     if (__current->thread_count == 1) {
 306         return EINVAL;
 307     }
 308
 309     struct thread* th = thread_find(__current, tid);
 310     if (!th) {
 311         return EINVAL;
 312     }
 313
 314     detach_thread(th);
 315     return 0;
 316 }
 317
 318 __DEFINE_LXSYSCALL2(int, th_kill, tid_t, tid, int, signum)
 319 {
 320     struct thread* target = thread_find(__current, tid);
 321     if (!target) {
 322         return EINVAL;
 323     }
 324
 325     if (signum > _SIG_NUM) {
 326         return EINVAL;
 327     }
 328
 329     if (signum) {
 330         thread_setsignal(target, signum);
 331     }
 332
 333     return 0;
 334 }