e6d8f7f70555e06c9e5785b7400b7ee22357b0f0
[akaros.git] / kern / include / process.h
1 /* Copyright (c) 2009, 2010 The Regents of the University of California
2  * Barret Rhoden <brho@cs.berkeley.edu>
3  * See LICENSE for details.
4  *
5  * All things processes!  As we move away from the old envs to processes,
6  * we'll move things into here that are designed for multicore processes. */
7
8 #pragma once
9
10 #include <ros/common.h>
11 #include <ros/event.h>
12 #include <trap.h>
13 #include <atomic.h>
14 #include <kref.h>
15 #include <schedule.h>
16
17 /* Process States.  Not 100% on the names yet.  RUNNABLE_* are waiting to go to
18  * RUNNING_*.  For instance, RUNNABLE_M is expecting to go to RUNNING_M.  It
19  * could be waiting for it's timeslice, or possibly for all the cores it asked
20  * for.
21  *
22  * Difference between the _M and the _S states:
23  * - _S : legacy process mode
24  * - RUNNING_M implies *guaranteed* core(s).  You can be a single core in the
25  *   RUNNING_M state.  The guarantee is subject to time slicing, but when you
26  *   run, you get all of your cores.
27  * - The time slicing is at a coarser granularity for _M states.  This means
28  *   that when you run an _S on a core, it should be interrupted/time sliced
29  *   more often, which also means the core should be classified differently for
30  *   a while.  Possibly even using its local APIC timer.
31  * - A process in an _M state will be informed about changes to its state, e.g.,
32  *   will have a handler run in the event of a page fault
33  */
34
35 #define PROC_CREATED                    0x01
36 #define PROC_RUNNABLE_S                 0x02
37 #define PROC_RUNNING_S                  0x04
38 #define PROC_WAITING                    0x08 // can split out to INT and UINT
39 #define PROC_DYING                              0x10
40 #define PROC_RUNNABLE_M                 0x20
41 #define PROC_RUNNING_M                  0x40
42
43 #define procstate2str(state) ((state)==PROC_CREATED    ? "CREATED"    : \
44                               (state)==PROC_RUNNABLE_S ? "RUNNABLE_S" : \
45                               (state)==PROC_RUNNING_S  ? "RUNNING_S"  : \
46                               (state)==PROC_WAITING    ? "WAITING"    : \
47                               (state)==PROC_DYING      ? "DYING"      : \
48                               (state)==PROC_RUNNABLE_M ? "RUNNABLE_M" : \
49                               (state)==PROC_RUNNING_M  ? "RUNNING_M"  : \
50                                                          "UNKNOWN")
51
52 #define DEFAULT_PROGNAME ""
53
54 #include <env.h>
55
56 /* Can use a htable iterator to iterate through all active procs */
57 extern struct hashtable *pid_hash;
58 extern spinlock_t pid_hash_lock;
59
60 /* Initialization */
61 void proc_init(void);
62 void proc_set_progname(struct proc *p, char *name);
63 void proc_init_procinfo(struct proc* p);
64 void proc_init_procdata(struct proc* p);
65
66 /* Process management: */
67 struct proc *pid_nth(unsigned int n);
68 error_t proc_alloc(struct proc **pp, struct proc *parent, int flags);
69 void __proc_ready(struct proc *p);
70 struct proc *proc_create(struct file *prog, char **argv, char **envp);
71 int __proc_set_state(struct proc *p, uint32_t state);
72 struct proc *pid2proc(pid_t pid);
73 bool proc_controls(struct proc *actor, struct proc *target);
74 void proc_incref(struct proc *p, unsigned int val);
75 void proc_decref(struct proc *p);
76 void proc_run_s(struct proc *p);
77 void __proc_run_m(struct proc *p);
78 void __proc_startcore(struct proc *p, struct user_context *ctx);
79 void proc_restartcore(void);
80 void proc_destroy(struct proc *p);
81 void proc_signal_parent(struct proc *child);
82 int __proc_disown_child(struct proc *parent, struct proc *child);
83 int proc_change_to_m(struct proc *p);
84 void __proc_save_fpu_s(struct proc *p);
85 void __proc_save_context_s(struct proc *p, struct user_context *ctx);
86 void proc_yield(struct proc *p, bool being_nice);
87 void proc_notify(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
88 void proc_wakeup(struct proc *p);
89 bool __proc_is_mcp(struct proc *p);
90 bool proc_is_vcctx_ready(struct proc *p);
91 int proc_change_to_vcore(struct proc *p, uint32_t new_vcoreid,
92                          bool enable_my_notif);
93
94 /* Vcoremap info: */
95 uint32_t proc_get_vcoreid(struct proc *p);
96 /* TODO: make all of these inline once we gut the Env crap */
97 bool vcore_is_mapped(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
98 uint32_t vcore2vcoreid(struct proc *p, struct vcore *vc);
99 struct vcore *vcoreid2vcore(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
100
101 /* Process core management.  Only call these if you are RUNNING_M or RUNNABLE_M.
102  * These all adjust the vcoremap and take appropriate actions (like __startcore
103  * if you were already RUNNING_M.  You could be RUNNABLE_M with no vcores when
104  * these are done (basically preempted, and waiting to get run again).
105  *
106  * These are internal functions.  Error checking is to catch bugs, and you
107  * shouldn't call these functions with parameters you are not sure about (like
108  * an invalid corelist).  
109  *
110  * WARNING: YOU MUST HOLD THE PROC_LOCK BEFORE CALLING THESE! */
111 /* Gives process p the additional num cores listed in corelist */
112 int __proc_give_cores(struct proc *p, uint32_t *pc_arr, uint32_t num);
113 /* Takes from process p the num cores listed in pc_arr */
114 void __proc_take_corelist(struct proc *p, uint32_t *pc_arr, uint32_t num,
115                           bool preempt);
116 /* Takes all cores, returns the count, fills in pc_arr with their pcoreid */
117 uint32_t __proc_take_allcores(struct proc *p, uint32_t *pc_arr, bool preempt);
118
119 /* Exposed for now for convenience */
120 void __map_vcore(struct proc *p, uint32_t vcoreid, uint32_t pcoreid);
121 void __unmap_vcore(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
122 void vcore_account_online(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
123 void vcore_account_offline(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
124 uint64_t vcore_account_gettotal(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
125
126 /* Preemption management.  Some of these will change */
127 void __proc_preempt_warn(struct proc *p, uint32_t vcoreid, uint64_t when);
128 void __proc_preempt_warnall(struct proc *p, uint64_t when);
129 void __proc_preempt_core(struct proc *p, uint32_t pcoreid);
130 uint32_t __proc_preempt_all(struct proc *p, uint32_t *pc_arr);
131 bool proc_preempt_core(struct proc *p, uint32_t pcoreid, uint64_t usec);
132 void proc_preempt_all(struct proc *p, uint64_t usec);
133
134 /* Current / cr3 / context management */
135 struct proc *switch_to(struct proc *new_p);
136 void switch_back(struct proc *new_p, struct proc *old_proc);
137 void abandon_core(void);
138 void clear_owning_proc(uint32_t coreid);
139 void proc_tlbshootdown(struct proc *p, uintptr_t start, uintptr_t end);
140
141 /* Kernel message handlers for process management */
142 void __startcore(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2);
143 void __set_curctx(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2);
144 void __notify(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2);
145 void __preempt(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2);
146 void __death(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2);
147 void __tlbshootdown(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2);
148
149 /* Arch Specific */
150 void proc_pop_ctx(struct user_context *ctx) __attribute__((noreturn));
151 void proc_init_ctx(struct user_context *ctx, uint32_t vcoreid, uintptr_t entryp,
152                    uintptr_t stack_top, uintptr_t tls_desc);
153 void proc_secure_ctx(struct user_context *ctx);
154 void __abandon_core(void);
155
156 /* Degubbing */
157 void print_allpids(void);
158 void print_proc_info(pid_t pid);