Reworks memlayout (XCC)
[akaros.git] / kern / src / process.c
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 #ifdef __SHARC__
6 #pragma nosharc
7 #endif
8
9 #include <ros/bcq.h>
10 #include <event.h>
11 #include <arch/arch.h>
12 #include <bitmask.h>
13 #include <process.h>
14 #include <atomic.h>
15 #include <smp.h>
16 #include <pmap.h>
17 #include <trap.h>
18 #include <schedule.h>
19 #include <manager.h>
20 #include <stdio.h>
21 #include <assert.h>
22 #include <time.h>
23 #include <hashtable.h>
24 #include <slab.h>
25 #include <sys/queue.h>
26 #include <frontend.h>
27 #include <monitor.h>
28 #include <elf.h>
29 #include <arsc_server.h>
30 #include <devfs.h>
31
32 struct kmem_cache *proc_cache;
33
34 /* Other helpers, implemented later. */
35 static void __proc_startcore(struct proc *p, struct user_context *ctx);
36 static bool is_mapped_vcore(struct proc *p, uint32_t pcoreid);
37 static uint32_t get_vcoreid(struct proc *p, uint32_t pcoreid);
38 static uint32_t try_get_pcoreid(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
39 static uint32_t get_pcoreid(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
40 static void __proc_free(struct kref *kref);
41 static bool scp_is_vcctx_ready(struct preempt_data *vcpd);
42 static void save_vc_fp_state(struct preempt_data *vcpd);
43 static void restore_vc_fp_state(struct preempt_data *vcpd);
44
45 /* PID management. */
46 #define PID_MAX 32767 // goes from 0 to 32767, with 0 reserved
47 static DECL_BITMASK(pid_bmask, PID_MAX + 1);
48 spinlock_t pid_bmask_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
49 struct hashtable *pid_hash;
50 spinlock_t pid_hash_lock; // initialized in proc_init
51
52 /* Finds the next free entry (zero) entry in the pid_bitmask.  Set means busy.
53  * PID 0 is reserved (in proc_init).  A return value of 0 is a failure (and
54  * you'll also see a warning, for now).  Consider doing this with atomics. */
55 static pid_t get_free_pid(void)
56 {
57         static pid_t next_free_pid = 1;
58         pid_t my_pid = 0;
59
60         spin_lock(&pid_bmask_lock);
61         // atomically (can lock for now, then change to atomic_and_return
62         FOR_CIRC_BUFFER(next_free_pid, PID_MAX + 1, i) {
63                 // always points to the next to test
64                 next_free_pid = (next_free_pid + 1) % (PID_MAX + 1);
65                 if (!GET_BITMASK_BIT(pid_bmask, i)) {
66                         SET_BITMASK_BIT(pid_bmask, i);
67                         my_pid = i;
68                         break;
69                 }
70         }
71         spin_unlock(&pid_bmask_lock);
72         if (!my_pid)
73                 warn("Shazbot!  Unable to find a PID!  You need to deal with this!\n");
74         return my_pid;
75 }
76
77 /* Return a pid to the pid bitmask */
78 static void put_free_pid(pid_t pid)
79 {
80         spin_lock(&pid_bmask_lock);
81         CLR_BITMASK_BIT(pid_bmask, pid);
82         spin_unlock(&pid_bmask_lock);
83 }
84
85 /* While this could be done with just an assignment, this gives us the
86  * opportunity to check for bad transitions.  Might compile these out later, so
87  * we shouldn't rely on them for sanity checking from userspace.  */
88 int __proc_set_state(struct proc *p, uint32_t state)
89 {
90         uint32_t curstate = p->state;
91         /* Valid transitions:
92          * C   -> RBS
93          * C   -> D
94          * RBS -> RGS
95          * RGS -> RBS
96          * RGS -> W
97          * RGM -> W
98          * W   -> RBS
99          * W   -> RGS
100          * W   -> RBM
101          * W   -> D
102          * RGS -> RBM
103          * RBM -> RGM
104          * RGM -> RBM
105          * RGM -> RBS
106          * RGS -> D
107          * RGM -> D
108          *
109          * These ought to be implemented later (allowed, not thought through yet).
110          * RBS -> D
111          * RBM -> D
112          */
113         #if 1 // some sort of correctness flag
114         switch (curstate) {
115                 case PROC_CREATED:
116                         if (!(state & (PROC_RUNNABLE_S | PROC_DYING)))
117                                 panic("Invalid State Transition! PROC_CREATED to %02x", state);
118                         break;
119                 case PROC_RUNNABLE_S:
120                         if (!(state & (PROC_RUNNING_S | PROC_DYING)))
121                                 panic("Invalid State Transition! PROC_RUNNABLE_S to %02x", state);
122                         break;
123                 case PROC_RUNNING_S:
124                         if (!(state & (PROC_RUNNABLE_S | PROC_RUNNABLE_M | PROC_WAITING |
125                                        PROC_DYING)))
126                                 panic("Invalid State Transition! PROC_RUNNING_S to %02x", state);
127                         break;
128                 case PROC_WAITING:
129                         if (!(state & (PROC_RUNNABLE_S | PROC_RUNNING_S | PROC_RUNNABLE_M |
130                                        PROC_DYING)))
131                                 panic("Invalid State Transition! PROC_WAITING to %02x", state);
132                         break;
133                 case PROC_DYING:
134                         if (state != PROC_CREATED) // when it is reused (TODO)
135                                 panic("Invalid State Transition! PROC_DYING to %02x", state);
136                         break;
137                 case PROC_RUNNABLE_M:
138                         if (!(state & (PROC_RUNNING_M | PROC_DYING)))
139                                 panic("Invalid State Transition! PROC_RUNNABLE_M to %02x", state);
140                         break;
141                 case PROC_RUNNING_M:
142                         if (!(state & (PROC_RUNNABLE_S | PROC_RUNNABLE_M | PROC_WAITING |
143                                        PROC_DYING)))
144                                 panic("Invalid State Transition! PROC_RUNNING_M to %02x", state);
145                         break;
146         }
147         #endif
148         p->state = state;
149         return 0;
150 }
151
152 /* Returns a pointer to the proc with the given pid, or 0 if there is none.
153  * This uses get_not_zero, since it is possible the refcnt is 0, which means the
154  * process is dying and we should not have the ref (and thus return 0).  We need
155  * to lock to protect us from getting p, (someone else removes and frees p),
156  * then get_not_zero() on p.
157  * Don't push the locking into the hashtable without dealing with this. */
158 struct proc *pid2proc(pid_t pid)
159 {
160         spin_lock(&pid_hash_lock);
161         struct proc *p = hashtable_search(pid_hash, (void*)(long)pid);
162         if (p)
163                 if (!kref_get_not_zero(&p->p_kref, 1))
164                         p = 0;
165         spin_unlock(&pid_hash_lock);
166         return p;
167 }
168
169 /* Performs any initialization related to processes, such as create the proc
170  * cache, prep the scheduler, etc.  When this returns, we should be ready to use
171  * any process related function. */
172 void proc_init(void)
173 {
174         /* Catch issues with the vcoremap and TAILQ_ENTRY sizes */
175         static_assert(sizeof(TAILQ_ENTRY(vcore)) == sizeof(void*) * 2);
176         proc_cache = kmem_cache_create("proc", sizeof(struct proc),
177                      MAX(ARCH_CL_SIZE, __alignof__(struct proc)), 0, 0, 0);
178         /* Init PID mask and hash.  pid 0 is reserved. */
179         SET_BITMASK_BIT(pid_bmask, 0);
180         spinlock_init(&pid_hash_lock);
181         spin_lock(&pid_hash_lock);
182         pid_hash = create_hashtable(100, __generic_hash, __generic_eq);
183         spin_unlock(&pid_hash_lock);
184         schedule_init();
185
186         atomic_init(&num_envs, 0);
187 }
188
189 /* Be sure you init'd the vcore lists before calling this. */
190 static void proc_init_procinfo(struct proc* p)
191 {
192         p->procinfo->pid = p->pid;
193         p->procinfo->ppid = p->ppid;
194         p->procinfo->max_vcores = max_vcores(p);
195         p->procinfo->tsc_freq = system_timing.tsc_freq;
196         p->procinfo->timing_overhead = system_timing.timing_overhead;
197         p->procinfo->heap_bottom = 0;
198         /* 0'ing the arguments.  Some higher function will need to set them */
199         memset(p->procinfo->argp, 0, sizeof(p->procinfo->argp));
200         memset(p->procinfo->argbuf, 0, sizeof(p->procinfo->argbuf));
201         memset(p->procinfo->res_grant, 0, sizeof(p->procinfo->res_grant));
202         /* 0'ing the vcore/pcore map.  Will link the vcores later. */
203         memset(&p->procinfo->vcoremap, 0, sizeof(p->procinfo->vcoremap));
204         memset(&p->procinfo->pcoremap, 0, sizeof(p->procinfo->pcoremap));
205         p->procinfo->num_vcores = 0;
206         p->procinfo->is_mcp = FALSE;
207         p->procinfo->coremap_seqctr = SEQCTR_INITIALIZER;
208         /* For now, we'll go up to the max num_cpus (at runtime).  In the future,
209          * there may be cases where we can have more vcores than num_cpus, but for
210          * now we'll leave it like this. */
211         for (int i = 0; i < num_cpus; i++) {
212                 TAILQ_INSERT_TAIL(&p->inactive_vcs, &p->procinfo->vcoremap[i], list);
213         }
214 }
215
216 static void proc_init_procdata(struct proc *p)
217 {
218         memset(p->procdata, 0, sizeof(struct procdata));
219         /* processes can't go into vc context on vc 0 til they unset this.  This is
220          * for processes that block before initing uthread code (like rtld). */
221         atomic_set(&p->procdata->vcore_preempt_data[0].flags, VC_SCP_NOVCCTX);
222 }
223
224 /* Allocates and initializes a process, with the given parent.  Currently
225  * writes the *p into **pp, and returns 0 on success, < 0 for an error.
226  * Errors include:
227  *  - ENOFREEPID if it can't get a PID
228  *  - ENOMEM on memory exhaustion */
229 error_t proc_alloc(struct proc **pp, struct proc *parent)
230 {
231         error_t r;
232         struct proc *p;
233
234         if (!(p = kmem_cache_alloc(proc_cache, 0)))
235                 return -ENOMEM;
236         /* zero everything by default, other specific items are set below */
237         memset(p, 0, sizeof(struct proc));
238
239         { INITSTRUCT(*p)
240
241         /* only one ref, which we pass back.  the old 'existence' ref is managed by
242          * the ksched */
243         kref_init(&p->p_kref, __proc_free, 1);
244         // Setup the default map of where to get cache colors from
245         p->cache_colors_map = global_cache_colors_map;
246         p->next_cache_color = 0;
247         /* Initialize the address space */
248         if ((r = env_setup_vm(p)) < 0) {
249                 kmem_cache_free(proc_cache, p);
250                 return r;
251         }
252         if (!(p->pid = get_free_pid())) {
253                 kmem_cache_free(proc_cache, p);
254                 return -ENOFREEPID;
255         }
256         /* Set the basic status variables. */
257         spinlock_init(&p->proc_lock);
258         p->exitcode = 1337;     /* so we can see processes killed by the kernel */
259         if (parent) {
260                 p->ppid = parent->pid;
261                 /* using the CV's lock to protect anything related to child waiting */
262                 cv_lock(&parent->child_wait);
263                 TAILQ_INSERT_TAIL(&parent->children, p, sibling_link);
264                 cv_unlock(&parent->child_wait);
265         } else {
266                 p->ppid = 0;
267         }
268         TAILQ_INIT(&p->children);
269         cv_init(&p->child_wait);
270         p->state = PROC_CREATED; /* shouldn't go through state machine for init */
271         p->env_flags = 0;
272         p->env_entry = 0; // cheating.  this really gets set later
273         p->heap_top = 0;
274         spinlock_init(&p->mm_lock);
275         TAILQ_INIT(&p->vm_regions); /* could init this in the slab */
276         /* Initialize the vcore lists, we'll build the inactive list so that it
277          * includes all vcores when we initialize procinfo.  Do this before initing
278          * procinfo. */
279         TAILQ_INIT(&p->online_vcs);
280         TAILQ_INIT(&p->bulk_preempted_vcs);
281         TAILQ_INIT(&p->inactive_vcs);
282         /* Init procinfo/procdata.  Procinfo's argp/argb are 0'd */
283         proc_init_procinfo(p);
284         proc_init_procdata(p);
285
286         /* Initialize the generic sysevent ring buffer */
287         SHARED_RING_INIT(&p->procdata->syseventring);
288         /* Initialize the frontend of the sysevent ring buffer */
289         FRONT_RING_INIT(&p->syseventfrontring,
290                         &p->procdata->syseventring,
291                         SYSEVENTRINGSIZE);
292
293         /* Init FS structures TODO: cleanup (might pull this out) */
294         kref_get(&default_ns.kref, 1);
295         p->ns = &default_ns;
296         spinlock_init(&p->fs_env.lock);
297         p->fs_env.umask = parent ? parent->fs_env.umask : S_IWGRP | S_IWOTH;
298         p->fs_env.root = p->ns->root->mnt_root;
299         kref_get(&p->fs_env.root->d_kref, 1);
300         p->fs_env.pwd = parent ? parent->fs_env.pwd : p->fs_env.root;
301         kref_get(&p->fs_env.pwd->d_kref, 1);
302         memset(&p->open_files, 0, sizeof(p->open_files));       /* slightly ghetto */
303         spinlock_init(&p->open_files.lock);
304         p->open_files.max_files = NR_OPEN_FILES_DEFAULT;
305         p->open_files.max_fdset = NR_FILE_DESC_DEFAULT;
306         p->open_files.fd = p->open_files.fd_array;
307         p->open_files.open_fds = (struct fd_set*)&p->open_files.open_fds_init;
308         /* Init the ucq hash lock */
309         p->ucq_hashlock = (struct hashlock*)&p->ucq_hl_noref;
310         hashlock_init_irqsave(p->ucq_hashlock, HASHLOCK_DEFAULT_SZ);
311
312         atomic_inc(&num_envs);
313         frontend_proc_init(p);
314         printd("[%08x] new process %08x\n", current ? current->pid : 0, p->pid);
315         } // INIT_STRUCT
316         *pp = p;
317         return 0;
318 }
319
320 /* We have a bunch of different ways to make processes.  Call this once the
321  * process is ready to be used by the rest of the system.  For now, this just
322  * means when it is ready to be named via the pidhash.  In the future, we might
323  * push setting the state to CREATED into here. */
324 void __proc_ready(struct proc *p)
325 {
326         /* Tell the ksched about us.  TODO: do we need to worry about the ksched
327          * doing stuff to us before we're added to the pid_hash? */
328         __sched_proc_register(p);
329         spin_lock(&pid_hash_lock);
330         hashtable_insert(pid_hash, (void*)(long)p->pid, p);
331         spin_unlock(&pid_hash_lock);
332 }
333
334 /* Creates a process from the specified file, argvs, and envps.  Tempted to get
335  * rid of proc_alloc's style, but it is so quaint... */
336 struct proc *proc_create(struct file *prog, char **argv, char **envp)
337 {
338         struct proc *p;
339         error_t r;
340         if ((r = proc_alloc(&p, current)) < 0)
341                 panic("proc_create: %e", r);    /* one of 3 quaint usages of %e */
342         procinfo_pack_args(p->procinfo, argv, envp);
343         assert(load_elf(p, prog) == 0);
344         /* Connect to stdin, stdout, stderr */
345         assert(insert_file(&p->open_files, dev_stdin,  0) == 0);
346         assert(insert_file(&p->open_files, dev_stdout, 0) == 1);
347         assert(insert_file(&p->open_files, dev_stderr, 0) == 2);
348         __proc_ready(p);
349         return p;
350 }
351
352 /* This is called by kref_put(), once the last reference to the process is
353  * gone.  Don't call this otherwise (it will panic).  It will clean up the
354  * address space and deallocate any other used memory. */
355 static void __proc_free(struct kref *kref)
356 {
357         struct proc *p = container_of(kref, struct proc, p_kref);
358         physaddr_t pa;
359
360         printd("[PID %d] freeing proc: %d\n", current ? current->pid : 0, p->pid);
361         // All parts of the kernel should have decref'd before __proc_free is called
362         assert(kref_refcnt(&p->p_kref) == 0);
363
364         kref_put(&p->fs_env.root->d_kref);
365         kref_put(&p->fs_env.pwd->d_kref);
366         destroy_vmrs(p);
367         frontend_proc_free(p);  /* TODO: please remove me one day */
368         /* Free any colors allocated to this process */
369         if (p->cache_colors_map != global_cache_colors_map) {
370                 for(int i = 0; i < llc_cache->num_colors; i++)
371                         cache_color_free(llc_cache, p->cache_colors_map);
372                 cache_colors_map_free(p->cache_colors_map);
373         }
374         /* Remove us from the pid_hash and give our PID back (in that order). */
375         spin_lock(&pid_hash_lock);
376         if (!hashtable_remove(pid_hash, (void*)(long)p->pid))
377                 panic("Proc not in the pid table in %s", __FUNCTION__);
378         spin_unlock(&pid_hash_lock);
379         put_free_pid(p->pid);
380         /* Flush all mapped pages in the user portion of the address space */
381         env_user_mem_free(p, 0, UVPT);
382         /* These need to be free again, since they were allocated with a refcnt. */
383         free_cont_pages(p->procinfo, LOG2_UP(PROCINFO_NUM_PAGES));
384         free_cont_pages(p->procdata, LOG2_UP(PROCDATA_NUM_PAGES));
385
386         env_pagetable_free(p);
387         p->env_pgdir = 0;
388         p->env_cr3 = 0;
389
390         atomic_dec(&num_envs);
391
392         /* Dealloc the struct proc */
393         kmem_cache_free(proc_cache, p);
394 }
395
396 /* Whether or not actor can control target.  TODO: do something reasonable here.
397  * Just checking for the parent is a bit limiting.  Could walk the parent-child
398  * tree, check user ids, or some combination.  Make sure actors can always
399  * control themselves. */
400 bool proc_controls(struct proc *actor, struct proc *target)
401 {
402         return TRUE;
403         #if 0 /* Example: */
404         return ((actor == target) || (target->ppid == actor->pid));
405         #endif
406 }
407
408 /* Helper to incref by val.  Using the helper to help debug/interpose on proc
409  * ref counting.  Note that pid2proc doesn't use this interface. */
410 void proc_incref(struct proc *p, unsigned int val)
411 {
412         kref_get(&p->p_kref, val);
413 }
414
415 /* Helper to decref for debugging.  Don't directly kref_put() for now. */
416 void proc_decref(struct proc *p)
417 {
418         kref_put(&p->p_kref);
419 }
420
421 /* Helper, makes p the 'current' process, dropping the old current/cr3.  This no
422  * longer assumes the passed in reference already counted 'current'.  It will
423  * incref internally when needed. */
424 static void __set_proc_current(struct proc *p)
425 {
426         /* We use the pcpui to access 'current' to cut down on the core_id() calls,
427          * though who know how expensive/painful they are. */
428         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
429         /* If the process wasn't here, then we need to load its address space. */
430         if (p != pcpui->cur_proc) {
431                 proc_incref(p, 1);
432                 lcr3(p->env_cr3);
433                 /* This is "leaving the process context" of the previous proc.  The
434                  * previous lcr3 unloaded the previous proc's context.  This should
435                  * rarely happen, since we usually proactively leave process context,
436                  * but this is the fallback. */
437                 if (pcpui->cur_proc)
438                         proc_decref(pcpui->cur_proc);
439                 pcpui->cur_proc = p;
440         }
441 }
442
443 /* Flag says if vcore context is not ready, which is set in init_procdata.  The
444  * process must turn off this flag on vcore0 at some point.  It's off by default
445  * on all other vcores. */
446 static bool scp_is_vcctx_ready(struct preempt_data *vcpd)
447 {
448         return !(atomic_read(&vcpd->flags) & VC_SCP_NOVCCTX);
449 }
450
451 /* Dispatches a _S process to run on the current core.  This should never be
452  * called to "restart" a core.   
453  *
454  * This will always return, regardless of whether or not the calling core is
455  * being given to a process. (it used to pop the tf directly, before we had
456  * cur_ctx).
457  *
458  * Since it always returns, it will never "eat" your reference (old
459  * documentation talks about this a bit). */
460 void proc_run_s(struct proc *p)
461 {
462         uint32_t coreid = core_id();
463         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
464         struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[0];
465         spin_lock(&p->proc_lock);
466         switch (p->state) {
467                 case (PROC_DYING):
468                         spin_unlock(&p->proc_lock);
469                         printk("[kernel] _S %d not starting due to async death\n", p->pid);
470                         return;
471                 case (PROC_RUNNABLE_S):
472                         __proc_set_state(p, PROC_RUNNING_S);
473                         /* We will want to know where this process is running, even if it is
474                          * only in RUNNING_S.  can use the vcoremap, which makes death easy.
475                          * Also, this is the signal used in trap.c to know to save the tf in
476                          * scp_ctx. */
477                         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
478                         p->procinfo->num_vcores = 0;    /* TODO (VC#) */
479                         /* TODO: For now, we won't count this as an active vcore (on the
480                          * lists).  This gets unmapped in resource.c and yield_s, and needs
481                          * work. */
482                         __map_vcore(p, 0, coreid); /* not treated like a true vcore */
483                         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
484                         /* incref, since we're saving a reference in owning proc later */
485                         proc_incref(p, 1);
486                         /* lock was protecting the state and VC mapping, not pcpui stuff */
487                         spin_unlock(&p->proc_lock);
488                         /* redundant with proc_startcore, might be able to remove that one*/
489                         __set_proc_current(p);
490                         /* set us up as owning_proc.  ksched bug if there is already one,
491                          * for now.  can simply clear_owning if we want to. */
492                         assert(!pcpui->owning_proc);
493                         pcpui->owning_proc = p;
494                         pcpui->owning_vcoreid = 0; /* TODO (VC#) */
495                         restore_vc_fp_state(vcpd);
496                         /* similar to the old __startcore, start them in vcore context if
497                          * they have notifs and aren't already in vcore context.  o/w, start
498                          * them wherever they were before (could be either vc ctx or not) */
499                         if (!vcpd->notif_disabled && vcpd->notif_pending
500                                                   && scp_is_vcctx_ready(vcpd)) {
501                                 vcpd->notif_disabled = TRUE;
502                                 /* save the _S's ctx in the uthread slot, build and pop a new
503                                  * one in actual/cur_ctx. */
504                                 vcpd->uthread_ctx = p->scp_ctx;
505                                 pcpui->cur_ctx = &pcpui->actual_ctx;
506                                 memset(pcpui->cur_ctx, 0, sizeof(struct user_context));
507                                 proc_init_ctx(pcpui->cur_ctx, 0, p->env_entry,
508                                               vcpd->transition_stack);
509                         } else {
510                                 /* If they have no transition stack, then they can't receive
511                                  * events.  The most they are getting is a wakeup from the
512                                  * kernel.  They won't even turn off notif_pending, so we'll do
513                                  * that for them. */
514                                 if (!scp_is_vcctx_ready(vcpd))
515                                         vcpd->notif_pending = FALSE;
516                                 /* this is one of the few times cur_ctx != &actual_ctx */
517                                 pcpui->cur_ctx = &p->scp_ctx;
518                         }
519                         /* When the calling core idles, it'll call restartcore and run the
520                          * _S process's context. */
521                         return;
522                 default:
523                         spin_unlock(&p->proc_lock);
524                         panic("Invalid process state %p in %s()!!", p->state, __FUNCTION__);
525         }
526 }
527
528 /* Helper: sends preempt messages to all vcores on the bulk preempt list, and
529  * moves them to the inactive list. */
530 static void __send_bulkp_events(struct proc *p)
531 {
532         struct vcore *vc_i, *vc_temp;
533         struct event_msg preempt_msg = {0};
534         /* Whenever we send msgs with the proc locked, we need at least 1 online */
535         assert(!TAILQ_EMPTY(&p->online_vcs));
536         /* Send preempt messages for any left on the BP list.  No need to set any
537          * flags, it all was done on the real preempt.  Now we're just telling the
538          * process about any that didn't get restarted and are still preempted. */
539         TAILQ_FOREACH_SAFE(vc_i, &p->bulk_preempted_vcs, list, vc_temp) {
540                 /* Note that if there are no active vcores, send_k_e will post to our
541                  * own vcore, the last of which will be put on the inactive list and be
542                  * the first to be started.  We could have issues with deadlocking,
543                  * since send_k_e() could grab the proclock (if there are no active
544                  * vcores) */
545                 preempt_msg.ev_type = EV_VCORE_PREEMPT;
546                 preempt_msg.ev_arg2 = vcore2vcoreid(p, vc_i);   /* arg2 is 32 bits */
547                 send_kernel_event(p, &preempt_msg, 0);
548                 /* TODO: we may want a TAILQ_CONCAT_HEAD, or something that does that.
549                  * We need a loop for the messages, but not necessarily for the list
550                  * changes.  */
551                 TAILQ_REMOVE(&p->bulk_preempted_vcs, vc_i, list);
552                 TAILQ_INSERT_HEAD(&p->inactive_vcs, vc_i, list);
553         }
554 }
555
556 /* Run an _M.  Can be called safely on one that is already running.  Hold the
557  * lock before calling.  Other than state checks, this just starts up the _M's
558  * vcores, much like the second part of give_cores_running.  More specifically,
559  * give_cores_runnable puts cores on the online list, which this then sends
560  * messages to.  give_cores_running immediately puts them on the list and sends
561  * the message.  the two-step style may go out of fashion soon.
562  *
563  * This expects that the "instructions" for which core(s) to run this on will be
564  * in the vcoremap, which needs to be set externally (give_cores()). */
565 void __proc_run_m(struct proc *p)
566 {
567         struct vcore *vc_i;
568         switch (p->state) {
569                 case (PROC_WAITING):
570                 case (PROC_DYING):
571                         warn("ksched tried to run proc %d in state %s\n", p->pid,
572                              procstate2str(p->state));
573                         return;
574                 case (PROC_RUNNABLE_M):
575                         /* vcoremap[i] holds the coreid of the physical core allocated to
576                          * this process.  It is set outside proc_run. */
577                         if (p->procinfo->num_vcores) {
578                                 __send_bulkp_events(p);
579                                 __proc_set_state(p, PROC_RUNNING_M);
580                                 /* Up the refcnt, to avoid the n refcnt upping on the
581                                  * destination cores.  Keep in sync with __startcore */
582                                 proc_incref(p, p->procinfo->num_vcores * 2);
583                                 /* Send kernel messages to all online vcores (which were added
584                                  * to the list and mapped in __proc_give_cores()), making them
585                                  * turn online */
586                                 TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list) {
587                                         send_kernel_message(vc_i->pcoreid, __startcore, (long)p,
588                                                             (long)vcore2vcoreid(p, vc_i),
589                                                             (long)vc_i->nr_preempts_sent,
590                                                             KMSG_ROUTINE);
591                                 }
592                         } else {
593                                 warn("Tried to proc_run() an _M with no vcores!");
594                         }
595                         /* There a subtle race avoidance here (when we unlock after sending
596                          * the message).  __proc_startcore can handle a death message, but
597                          * we can't have the startcore come after the death message.
598                          * Otherwise, it would look like a new process.  So we hold the lock
599                          * til after we send our message, which prevents a possible death
600                          * message.
601                          * - Note there is no guarantee this core's interrupts were on, so
602                          *   it may not get the message for a while... */
603                         return;
604                 case (PROC_RUNNING_M):
605                         return;
606                 default:
607                         /* unlock just so the monitor can call something that might lock*/
608                         spin_unlock(&p->proc_lock);
609                         panic("Invalid process state %p in %s()!!", p->state, __FUNCTION__);
610         }
611 }
612
613 /* Actually runs the given context (trapframe) of process p on the core this
614  * code executes on.  This is called directly by __startcore, which needs to
615  * bypass the routine_kmsg check.  Interrupts should be off when you call this.
616  *
617  * A note on refcnting: this function will not return, and your proc reference
618  * will end up stored in current.  This will make no changes to p's refcnt, so
619  * do your accounting such that there is only the +1 for current.  This means if
620  * it is already in current (like in the trap return path), don't up it.  If
621  * it's already in current and you have another reference (like pid2proc or from
622  * an IPI), then down it (which is what happens in __startcore()).  If it's not
623  * in current and you have one reference, like proc_run(non_current_p), then
624  * also do nothing.  The refcnt for your *p will count for the reference stored
625  * in current. */
626 static void __proc_startcore(struct proc *p, struct user_context *ctx)
627 {
628         assert(!irq_is_enabled());
629         __set_proc_current(p);
630         /* Clear the current_ctx, since it is no longer used */
631         current_ctx = 0;        /* TODO: might not need this... */
632         proc_pop_ctx(ctx);
633 }
634
635 /* Restarts/runs the current_ctx, which must be for the current process, on the
636  * core this code executes on.  Calls an internal function to do the work.
637  *
638  * In case there are pending routine messages, like __death, __preempt, or
639  * __notify, we need to run them.  Alternatively, if there are any, we could
640  * self_ipi, and run the messages immediately after popping back to userspace,
641  * but that would have crappy overhead.
642  *
643  * Refcnting: this will not return, and it assumes that you've accounted for
644  * your reference as if it was the ref for "current" (which is what happens when
645  * returning from local traps and such. */
646 void proc_restartcore(void)
647 {
648         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
649         assert(!pcpui->cur_sysc);
650         /* TODO: can probably remove this enable_irq.  it was an optimization for
651          * RKMs */
652         /* Try and get any interrupts before we pop back to userspace.  If we didn't
653          * do this, we'd just get them in userspace, but this might save us some
654          * effort/overhead. */
655         enable_irq();
656         /* Need ints disabled when we return from processing (race on missing
657          * messages/IPIs) */
658         disable_irq();
659         process_routine_kmsg();
660         /* If there is no owning process, just idle, since we don't know what to do.
661          * This could be because the process had been restarted a long time ago and
662          * has since left the core, or due to a KMSG like __preempt or __death. */
663         if (!pcpui->owning_proc) {
664                 abandon_core();
665                 smp_idle();
666         }
667         assert(pcpui->cur_ctx);
668         __proc_startcore(pcpui->owning_proc, pcpui->cur_ctx);
669 }
670
671 /* Destroys the process.  It will destroy the process and return any cores
672  * to the ksched via the __sched_proc_destroy() CB.
673  *
674  * Here's the way process death works:
675  * 0. grab the lock (protects state transition and core map)
676  * 1. set state to dying.  that keeps the kernel from doing anything for the
677  * process (like proc_running it).
678  * 2. figure out where the process is running (cross-core/async or RUNNING_M)
679  * 3. IPI to clean up those cores (decref, etc).
680  * 4. Unlock
681  * 5. Clean up your core, if applicable
682  * (Last core/kernel thread to decref cleans up and deallocates resources.)
683  *
684  * Note that some cores can be processing async calls, but will eventually
685  * decref.  Should think about this more, like some sort of callback/revocation.
686  *
687  * This function will now always return (it used to not return if the calling
688  * core was dying).  However, when it returns, a kernel message will eventually
689  * come in, making you abandon_core, as if you weren't running.  It may be that
690  * the only reference to p is the one you passed in, and when you decref, it'll
691  * get __proc_free()d. */
692 void proc_destroy(struct proc *p)
693 {
694         uint32_t nr_cores_revoked = 0;
695         struct kthread *sleeper;
696         struct proc *child_i, *temp;
697         /* Can't spin on the proc lock with irq disabled.  This is a problem for all
698          * places where we grab the lock, but it is particularly bad for destroy,
699          * since we tend to call this from trap and irq handlers */
700         assert(irq_is_enabled());
701         spin_lock(&p->proc_lock);
702         /* storage for pc_arr is alloced at decl, which is after grabbing the lock*/
703         uint32_t pc_arr[p->procinfo->num_vcores];
704         switch (p->state) {
705                 case PROC_DYING: /* someone else killed this already. */
706                         spin_unlock(&p->proc_lock);
707                         return;
708                 case PROC_CREATED:
709                 case PROC_RUNNABLE_S:
710                 case PROC_WAITING:
711                         break;
712                 case PROC_RUNNABLE_M:
713                 case PROC_RUNNING_M:
714                         /* Need to reclaim any cores this proc might have, even if it's not
715                          * running yet.  Those running will receive a __death */
716                         nr_cores_revoked = __proc_take_allcores(p, pc_arr, FALSE);
717                         break;
718                 case PROC_RUNNING_S:
719                         #if 0
720                         // here's how to do it manually
721                         if (current == p) {
722                                 lcr3(boot_cr3);
723                                 proc_decref(p);         /* this decref is for the cr3 */
724                                 current = NULL;
725                         }
726                         #endif
727                         send_kernel_message(get_pcoreid(p, 0), __death, 0, 0, 0,
728                                             KMSG_ROUTINE);
729                         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
730                         // TODO: might need to sort num_vcores too later (VC#)
731                         /* vcore is unmapped on the receive side */
732                         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
733                         /* If we ever have RUNNING_S run on non-mgmt cores, we'll need to
734                          * tell the ksched about this now-idle core (after unlocking) */
735                         break;
736                 default:
737                         warn("Weird state(%s) in %s()", procstate2str(p->state),
738                              __FUNCTION__);
739                         spin_unlock(&p->proc_lock);
740                         return;
741         }
742         /* At this point, a death IPI should be on its way, either from the
743          * RUNNING_S one, or from proc_take_cores with a __death.  in general,
744          * interrupts should be on when you call proc_destroy locally, but currently
745          * aren't for all things (like traphandlers). */
746         __proc_set_state(p, PROC_DYING);
747         /* Disown any children.  If we want to have init inherit or something,
748          * change __disown to set the ppid accordingly and concat this with init's
749          * list (instead of emptying it like disown does).  Careful of lock ordering
750          * between procs (need to lock to protect lists) */
751         TAILQ_FOREACH_SAFE(child_i, &p->children, sibling_link, temp) {
752                 int ret = __proc_disown_child(p, child_i);
753                 /* should never fail, lock should cover the race.  invariant: any child
754                  * on the list should have us as a parent */
755                 assert(!ret);
756         }
757         spin_unlock(&p->proc_lock);
758         /* Wake any of our kthreads waiting on children, so they can abort */
759         cv_broadcast(&p->child_wait);
760         /* This prevents processes from accessing their old files while dying, and
761          * will help if these files (or similar objects in the future) hold
762          * references to p (preventing a __proc_free()).  Need to unlock before
763          * doing this - the proclock doesn't protect the files (not proc state), and
764          * closing these might block (can't block while spinning). */
765         /* TODO: might need some sync protection */
766         close_all_files(&p->open_files, FALSE);
767         /* Tell the ksched about our death, and which cores we freed up */
768         __sched_proc_destroy(p, pc_arr, nr_cores_revoked);
769         /* Tell our parent about our state change (to DYING) */
770         proc_signal_parent(p);
771 }
772
773 /* Can use this to signal anything that might cause a parent to wait on the
774  * child, such as termination, or (in the future) signals.  Change the state or
775  * whatever before calling. */
776 void proc_signal_parent(struct proc *child)
777 {
778         struct kthread *sleeper;
779         struct proc *parent = pid2proc(child->ppid);
780         if (!parent)
781                 return;
782         /* there could be multiple kthreads sleeping for various reasons.  even an
783          * SCP could have multiple async syscalls. */
784         cv_broadcast(&parent->child_wait);
785         /* if the parent was waiting, there's a __launch kthread KMSG out there */
786         proc_decref(parent);
787 }
788
789 /* Called when a parent is done with its child, and no longer wants to track the
790  * child, nor to allow the child to track it.  Call with a lock (cv) held.
791  * Returns 0 if we disowned, -1 on failure. */
792 int __proc_disown_child(struct proc *parent, struct proc *child)
793 {
794         /* Bail out if the child has already been reaped */
795         if (!child->ppid)
796                 return -1;
797         assert(child->ppid == parent->pid);
798         /* lock protects from concurrent inserts / removals from the list */
799         TAILQ_REMOVE(&parent->children, child, sibling_link);
800         /* After this, the child won't be able to get more refs to us, but it may
801          * still have some references in running code. */
802         child->ppid = 0;
803         proc_decref(child);     /* ref that was keeping the child alive after dying */
804         return 0;
805 }
806
807 /* Turns *p into an MCP.  Needs to be called from a local syscall of a RUNNING_S
808  * process.  Returns 0 if it succeeded, an error code otherwise. */
809 int proc_change_to_m(struct proc *p)
810 {
811         int retval = 0;
812         spin_lock(&p->proc_lock);
813         /* in case userspace erroneously tries to change more than once */
814         if (__proc_is_mcp(p))
815                 goto error_out;
816         switch (p->state) {
817                 case (PROC_RUNNING_S):
818                         /* issue with if we're async or not (need to preempt it)
819                          * either of these should trip it. TODO: (ACR) async core req
820                          * TODO: relies on vcore0 being the caller (VC#) */
821                         if ((current != p) || (get_pcoreid(p, 0) != core_id()))
822                                 panic("We don't handle async RUNNING_S core requests yet.");
823                         struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[0];
824                         assert(current_ctx);
825                         /* Copy uthread0's context to VC 0's uthread slot */
826                         vcpd->uthread_ctx = *current_ctx;
827                         clear_owning_proc(core_id());   /* so we don't restart */
828                         save_vc_fp_state(vcpd);
829                         /* Userspace needs to not fuck with notif_disabled before
830                          * transitioning to _M. */
831                         if (vcpd->notif_disabled) {
832                                 printk("[kernel] user bug: notifs disabled for vcore 0\n");
833                                 vcpd->notif_disabled = FALSE;
834                         }
835                         /* in the async case, we'll need to remotely stop and bundle
836                          * vcore0's TF.  this is already done for the sync case (local
837                          * syscall). */
838                         /* this process no longer runs on its old location (which is
839                          * this core, for now, since we don't handle async calls) */
840                         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
841                         // TODO: (VC#) might need to adjust num_vcores
842                         // TODO: (ACR) will need to unmap remotely (receive-side)
843                         __unmap_vcore(p, 0);    /* VC# keep in sync with proc_run_s */
844                         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
845                         /* change to runnable_m (it's TF is already saved) */
846                         __proc_set_state(p, PROC_RUNNABLE_M);
847                         p->procinfo->is_mcp = TRUE;
848                         spin_unlock(&p->proc_lock);
849                         /* Tell the ksched that we're a real MCP now! */
850                         __sched_proc_change_to_m(p);
851                         return 0;
852                 case (PROC_RUNNABLE_S):
853                         /* Issues: being on the runnable_list, proc_set_state not liking
854                          * it, and not clearly thinking through how this would happen.
855                          * Perhaps an async call that gets serviced after you're
856                          * descheduled? */
857                         warn("Not supporting RUNNABLE_S -> RUNNABLE_M yet.\n");
858                         goto error_out;
859                 case (PROC_DYING):
860                         warn("Dying, core request coming from %d\n", core_id());
861                         goto error_out;
862                 default:
863                         goto error_out;
864         }
865 error_out:
866         spin_unlock(&p->proc_lock);
867         return -EINVAL;
868 }
869
870 /* Old code to turn a RUNNING_M to a RUNNING_S, with the calling context
871  * becoming the new 'thread0'.  Don't use this.  Caller needs to send in a
872  * pc_arr big enough for all vcores.  Will return the number of cores given up
873  * by the proc. */
874 uint32_t __proc_change_to_s(struct proc *p, uint32_t *pc_arr)
875 {
876         struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[0];
877         uint32_t num_revoked;
878         printk("[kernel] trying to transition _M -> _S (deprecated)!\n");
879         assert(p->state == PROC_RUNNING_M); // TODO: (ACR) async core req
880         /* save the context, to be restarted in _S mode */
881         assert(current_ctx);
882         p->scp_ctx = *current_ctx;
883         clear_owning_proc(core_id());   /* so we don't restart */
884         save_vc_fp_state(vcpd);
885         /* sending death, since it's not our job to save contexts or anything in
886          * this case. */
887         num_revoked = __proc_take_allcores(p, pc_arr, FALSE);
888         __proc_set_state(p, PROC_RUNNABLE_S);
889         return num_revoked;
890 }
891
892 /* Helper function.  Is the given pcore a mapped vcore?  No locking involved, be
893  * careful. */
894 static bool is_mapped_vcore(struct proc *p, uint32_t pcoreid)
895 {
896         return p->procinfo->pcoremap[pcoreid].valid;
897 }
898
899 /* Helper function.  Find the vcoreid for a given physical core id for proc p.
900  * No locking involved, be careful.  Panics on failure. */
901 static uint32_t get_vcoreid(struct proc *p, uint32_t pcoreid)
902 {
903         assert(is_mapped_vcore(p, pcoreid));
904         return p->procinfo->pcoremap[pcoreid].vcoreid;
905 }
906
907 /* Helper function.  Try to find the pcoreid for a given virtual core id for
908  * proc p.  No locking involved, be careful.  Use this when you can tolerate a
909  * stale or otherwise 'wrong' answer. */
910 static uint32_t try_get_pcoreid(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
911 {
912         return p->procinfo->vcoremap[vcoreid].pcoreid;
913 }
914
915 /* Helper function.  Find the pcoreid for a given virtual core id for proc p.
916  * No locking involved, be careful.  Panics on failure. */
917 static uint32_t get_pcoreid(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
918 {
919         assert(vcore_is_mapped(p, vcoreid));
920         return try_get_pcoreid(p, vcoreid);
921 }
922
923 /* Saves the FP state of the calling core into VCPD.  Pairs with
924  * restore_vc_fp_state().  On x86, the best case overhead of the flags:
925  *              FNINIT: 36 ns
926  *              FXSAVE: 46 ns
927  *              FXRSTR: 42 ns
928  *              Flagged FXSAVE: 50 ns
929  *              Flagged FXRSTR: 66 ns
930  *              Excess flagged FXRSTR: 42 ns
931  * If we don't do it, we'll need to initialize every VCPD at process creation
932  * time with a good FPU state (x86 control words are initialized as 0s, like the
933  * rest of VCPD). */
934 static void save_vc_fp_state(struct preempt_data *vcpd)
935 {
936         save_fp_state(&vcpd->preempt_anc);
937         vcpd->rflags |= VC_FPU_SAVED;
938 }
939
940 /* Conditionally restores the FP state from VCPD.  If the state was not valid,
941  * we don't bother restoring and just initialize the FPU. */
942 static void restore_vc_fp_state(struct preempt_data *vcpd)
943 {
944         if (vcpd->rflags & VC_FPU_SAVED) {
945                 restore_fp_state(&vcpd->preempt_anc);
946                 vcpd->rflags &= ~VC_FPU_SAVED;
947         } else {
948                 init_fp_state();
949         }
950 }
951
952 /* Helper for SCPs, saves the core's FPU state into the VCPD vc0 slot */
953 void __proc_save_fpu_s(struct proc *p)
954 {
955         struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[0];
956         save_vc_fp_state(vcpd);
957 }
958
959 /* Helper: saves the SCP's GP tf state and unmaps vcore 0.  This does *not* save
960  * the FPU state.
961  *
962  * In the future, we'll probably use vc0's space for scp_ctx and the silly
963  * state.  If we ever do that, we'll need to stop using scp_ctx (soon to be in
964  * VCPD) as a location for pcpui->cur_ctx to point (dangerous) */
965 void __proc_save_context_s(struct proc *p, struct user_context *ctx)
966 {
967         p->scp_ctx = *ctx;
968         __unmap_vcore(p, 0);    /* VC# keep in sync with proc_run_s */
969 }
970
971 /* Yields the calling core.  Must be called locally (not async) for now.
972  * - If RUNNING_S, you just give up your time slice and will eventually return,
973  *   possibly after WAITING on an event.
974  * - If RUNNING_M, you give up the current vcore (which never returns), and
975  *   adjust the amount of cores wanted/granted.
976  * - If you have only one vcore, you switch to WAITING.  There's no 'classic
977  *   yield' for MCPs (at least not now).  When you run again, you'll have one
978  *   guaranteed core, starting from the entry point.
979  *
980  * If the call is being nice, it means different things for SCPs and MCPs.  For
981  * MCPs, it means that it is in response to a preemption (which needs to be
982  * checked).  If there is no preemption pending, just return.  For SCPs, it
983  * means the proc wants to give up the core, but still has work to do.  If not,
984  * the proc is trying to wait on an event.  It's not being nice to others, it
985  * just has no work to do.
986  *
987  * This usually does not return (smp_idle()), so it will eat your reference.
988  * Also note that it needs a non-current/edible reference, since it will abandon
989  * and continue to use the *p (current == 0, no cr3, etc).
990  *
991  * We disable interrupts for most of it too, since we need to protect
992  * current_ctx and not race with __notify (which doesn't play well with
993  * concurrent yielders). */
994 void proc_yield(struct proc *SAFE p, bool being_nice)
995 {
996         uint32_t vcoreid, pcoreid = core_id();
997         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[pcoreid];
998         struct vcore *vc;
999         struct preempt_data *vcpd;
1000         /* Need to lock to prevent concurrent vcore changes (online, inactive, the
1001          * mapping, etc).  This plus checking the nr_preempts is enough to tell if
1002          * our vcoreid and cur_ctx ought to be here still or if we should abort */
1003         spin_lock(&p->proc_lock); /* horrible scalability.  =( */
1004         switch (p->state) {
1005                 case (PROC_RUNNING_S):
1006                         if (!being_nice) {
1007                                 /* waiting for an event to unblock us */
1008                                 vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[0];
1009                                 /* syncing with event's SCP code.  we set waiting, then check
1010                                  * pending.  they set pending, then check waiting.  it's not
1011                                  * possible for us to miss the notif *and* for them to miss
1012                                  * WAITING.  one (or both) of us will see and make sure the proc
1013                                  * wakes up.  */
1014                                 __proc_set_state(p, PROC_WAITING);
1015                                 wrmb(); /* don't let the state write pass the notif read */ 
1016                                 if (vcpd->notif_pending) {
1017                                         __proc_set_state(p, PROC_RUNNING_S);
1018                                         /* they can't handle events, just need to prevent a yield.
1019                                          * (note the notif_pendings are collapsed). */
1020                                         if (!scp_is_vcctx_ready(vcpd))
1021                                                 vcpd->notif_pending = FALSE;
1022                                         goto out_failed;
1023                                 }
1024                                 /* if we're here, we want to sleep.  a concurrent event that
1025                                  * hasn't already written notif_pending will have seen WAITING,
1026                                  * and will be spinning while we do this. */
1027                                 __proc_save_context_s(p, current_ctx);
1028                                 spin_unlock(&p->proc_lock);
1029                         } else {
1030                                 /* yielding to allow other processes to run.  we're briefly
1031                                  * WAITING, til we are woken up */
1032                                 __proc_set_state(p, PROC_WAITING);
1033                                 __proc_save_context_s(p, current_ctx);
1034                                 spin_unlock(&p->proc_lock);
1035                                 /* immediately wake up the proc (makes it runnable) */
1036                                 proc_wakeup(p);
1037                         }
1038                         goto out_yield_core;
1039                 case (PROC_RUNNING_M):
1040                         break;                          /* will handle this stuff below */
1041                 case (PROC_DYING):              /* incoming __death */
1042                 case (PROC_RUNNABLE_M): /* incoming (bulk) preempt/myield TODO:(BULK) */
1043                         goto out_failed;
1044                 default:
1045                         panic("Weird state(%s) in %s()", procstate2str(p->state),
1046                               __FUNCTION__);
1047         }
1048         /* This is which vcore this pcore thinks it is, regardless of any unmappings
1049          * that may have happened remotely (with __PRs waiting to run) */
1050         vcoreid = pcpui->owning_vcoreid;
1051         vc = vcoreid2vcore(p, vcoreid);
1052         vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
1053         /* This is how we detect whether or not a __PR happened. */
1054         if (vc->nr_preempts_sent != vc->nr_preempts_done)
1055                 goto out_failed;
1056         /* Sanity checks.  If we were preempted or are dying, we should have noticed
1057          * by now. */
1058         assert(is_mapped_vcore(p, pcoreid));
1059         assert(vcoreid == get_vcoreid(p, pcoreid));
1060         /* no reason to be nice, return */
1061         if (being_nice && !vc->preempt_pending)
1062                 goto out_failed;
1063         /* At this point, AFAIK there should be no preempt/death messages on the
1064          * way, and we're on the online list.  So we'll go ahead and do the yielding
1065          * business. */
1066         /* If there's a preempt pending, we don't need to preempt later since we are
1067          * yielding (nice or otherwise).  If not, this is just a regular yield. */
1068         if (vc->preempt_pending) {
1069                 vc->preempt_pending = 0;
1070         } else {
1071                 /* Optional: on a normal yield, check to see if we are putting them
1072                  * below amt_wanted (help with user races) and bail. */
1073                 if (p->procdata->res_req[RES_CORES].amt_wanted >=
1074                                        p->procinfo->num_vcores)
1075                         goto out_failed;
1076         }
1077         /* Don't let them yield if they are missing a notification.  Userspace must
1078          * not leave vcore context without dealing with notif_pending.
1079          * pop_user_ctx() handles leaving via uthread context.  This handles leaving
1080          * via a yield.
1081          *
1082          * This early check is an optimization.  The real check is below when it
1083          * works with the online_vcs list (syncing with event.c and INDIR/IPI
1084          * posting). */
1085         if (vcpd->notif_pending)
1086                 goto out_failed;
1087         /* Now we'll actually try to yield */
1088         printd("[K] Process %d (%p) is yielding on vcore %d\n", p->pid, p,
1089                get_vcoreid(p, pcoreid));
1090         /* Remove from the online list, add to the yielded list, and unmap
1091          * the vcore, which gives up the core. */
1092         TAILQ_REMOVE(&p->online_vcs, vc, list);
1093         /* Now that we're off the online list, check to see if an alert made
1094          * it through (event.c sets this) */
1095         wrmb(); /* prev write must hit before reading notif_pending */
1096         /* Note we need interrupts disabled, since a __notify can come in
1097          * and set pending to FALSE */
1098         if (vcpd->notif_pending) {
1099                 /* We lost, put it back on the list and abort the yield.  If we ever
1100                  * build an myield, we'll need a way to deal with this for all vcores */
1101                 TAILQ_INSERT_TAIL(&p->online_vcs, vc, list); /* could go HEAD */
1102                 goto out_failed;
1103         }
1104         /* We won the race with event sending, we can safely yield */
1105         TAILQ_INSERT_HEAD(&p->inactive_vcs, vc, list);
1106         /* Note this protects stuff userspace should look at, which doesn't
1107          * include the TAILQs. */
1108         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1109         /* Next time the vcore starts, it starts fresh */
1110         vcpd->notif_disabled = FALSE;
1111         __unmap_vcore(p, vcoreid);
1112         p->procinfo->num_vcores--;
1113         p->procinfo->res_grant[RES_CORES] = p->procinfo->num_vcores;
1114         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1115         /* No more vcores?  Then we wait on an event */
1116         if (p->procinfo->num_vcores == 0) {
1117                 /* consider a ksched op to tell it about us WAITING */
1118                 __proc_set_state(p, PROC_WAITING);
1119         }
1120         spin_unlock(&p->proc_lock);
1121         /* Hand the now-idle core to the ksched */
1122         __sched_put_idle_core(p, pcoreid);
1123         goto out_yield_core;
1124 out_failed:
1125         /* for some reason we just want to return, either to take a KMSG that cleans
1126          * us up, or because we shouldn't yield (ex: notif_pending). */
1127         spin_unlock(&p->proc_lock);
1128         return;
1129 out_yield_core:                         /* successfully yielded the core */
1130         proc_decref(p);                 /* need to eat the ref passed in */
1131         /* Clean up the core and idle. */
1132         clear_owning_proc(pcoreid);     /* so we don't restart */
1133         abandon_core();
1134         smp_idle();
1135 }
1136
1137 /* Sends a notification (aka active notification, aka IPI) to p's vcore.  We
1138  * only send a notification if one they are enabled.  There's a bunch of weird
1139  * cases with this, and how pending / enabled are signals between the user and
1140  * kernel - check the documentation.  Note that pending is more about messages.
1141  * The process needs to be in vcore_context, and the reason is usually a
1142  * message.  We set pending here in case we were called to prod them into vcore
1143  * context (like via a sys_self_notify).  Also note that this works for _S
1144  * procs, if you send to vcore 0 (and the proc is running). */
1145 void proc_notify(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
1146 {
1147         struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
1148         vcpd->notif_pending = TRUE;
1149         wrmb(); /* must write notif_pending before reading notif_disabled */
1150         if (!vcpd->notif_disabled) {
1151                 /* GIANT WARNING: we aren't using the proc-lock to protect the
1152                  * vcoremap.  We want to be able to use this from interrupt context,
1153                  * and don't want the proc_lock to be an irqsave.  Spurious
1154                  * __notify() kmsgs are okay (it checks to see if the right receiver
1155                  * is current). */
1156                 if (vcore_is_mapped(p, vcoreid)) {
1157                         printd("[kernel] sending notif to vcore %d\n", vcoreid);
1158                         /* This use of try_get_pcoreid is racy, might be unmapped */
1159                         send_kernel_message(try_get_pcoreid(p, vcoreid), __notify, (long)p,
1160                                             0, 0, KMSG_ROUTINE);
1161                 }
1162         }
1163 }
1164
1165 /* Makes sure p is runnable.  Callers may spam this, so it needs to handle
1166  * repeated calls for the same event.  Callers include event delivery, SCP
1167  * yield, and new SCPs.  Will trigger __sched_.cp_wakeup() CBs.  Will only
1168  * trigger the CB once, regardless of how many times we are called, *until* the
1169  * proc becomes WAITING again, presumably because of something the ksched did.*/
1170 void proc_wakeup(struct proc *p)
1171 {
1172         spin_lock(&p->proc_lock);
1173         if (__proc_is_mcp(p)) {
1174                 /* we only wake up WAITING mcps */
1175                 if (p->state != PROC_WAITING) {
1176                         spin_unlock(&p->proc_lock);
1177                         return;
1178                 }
1179                 __proc_set_state(p, PROC_RUNNABLE_M);
1180                 spin_unlock(&p->proc_lock);
1181                 __sched_mcp_wakeup(p);
1182                 return;
1183         } else {
1184                 /* SCPs can wake up for a variety of reasons.  the only times we need
1185                  * to do something is if it was waiting or just created.  other cases
1186                  * are either benign (just go out), or potential bugs (_Ms) */
1187                 switch (p->state) {
1188                         case (PROC_CREATED):
1189                         case (PROC_WAITING):
1190                                 __proc_set_state(p, PROC_RUNNABLE_S);
1191                                 break;
1192                         case (PROC_RUNNABLE_S):
1193                         case (PROC_RUNNING_S):
1194                         case (PROC_DYING):
1195                                 spin_unlock(&p->proc_lock);
1196                                 return;
1197                         case (PROC_RUNNABLE_M):
1198                         case (PROC_RUNNING_M):
1199                                 warn("Weird state(%s) in %s()", procstate2str(p->state),
1200                                      __FUNCTION__);
1201                                 spin_unlock(&p->proc_lock);
1202                                 return;
1203                 }
1204                 printd("[kernel] FYI, waking up an _S proc\n"); /* thanks, past brho! */
1205                 spin_unlock(&p->proc_lock);
1206                 __sched_scp_wakeup(p);
1207         }
1208 }
1209
1210 /* Is the process in multi_mode / is an MCP or not?  */
1211 bool __proc_is_mcp(struct proc *p)
1212 {
1213         /* in lieu of using the amount of cores requested, or having a bunch of
1214          * states (like PROC_WAITING_M and _S), I'll just track it with a bool. */
1215         return p->procinfo->is_mcp;
1216 }
1217
1218 /************************  Preemption Functions  ******************************
1219  * Don't rely on these much - I'll be sure to change them up a bit.
1220  *
1221  * Careful about what takes a vcoreid and what takes a pcoreid.  Also, there may
1222  * be weird glitches with setting the state to RUNNABLE_M.  It is somewhat in
1223  * flux.  The num_vcores is changed after take_cores, but some of the messages
1224  * (or local traps) may not yet be ready to handle seeing their future state.
1225  * But they should be, so fix those when they pop up.
1226  *
1227  * Another thing to do would be to make the _core functions take a pcorelist,
1228  * and not just one pcoreid. */
1229
1230 /* Sets a preempt_pending warning for p's vcore, to go off 'when'.  If you care
1231  * about locking, do it before calling.  Takes a vcoreid! */
1232 void __proc_preempt_warn(struct proc *p, uint32_t vcoreid, uint64_t when)
1233 {
1234         struct event_msg local_msg = {0};
1235         /* danger with doing this unlocked: preempt_pending is set, but never 0'd,
1236          * since it is unmapped and not dealt with (TODO)*/
1237         p->procinfo->vcoremap[vcoreid].preempt_pending = when;
1238
1239         /* Send the event (which internally checks to see how they want it) */
1240         local_msg.ev_type = EV_PREEMPT_PENDING;
1241         local_msg.ev_arg1 = vcoreid;
1242         /* Whenever we send msgs with the proc locked, we need at least 1 online.
1243          * Caller needs to make sure the core was online/mapped. */
1244         assert(!TAILQ_EMPTY(&p->online_vcs));
1245         send_kernel_event(p, &local_msg, vcoreid);
1246
1247         /* TODO: consider putting in some lookup place for the alarm to find it.
1248          * til then, it'll have to scan the vcoremap (O(n) instead of O(m)) */
1249 }
1250
1251 /* Warns all active vcores of an impending preemption.  Hold the lock if you
1252  * care about the mapping (and you should). */
1253 void __proc_preempt_warnall(struct proc *p, uint64_t when)
1254 {
1255         struct vcore *vc_i;
1256         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
1257                 __proc_preempt_warn(p, vcore2vcoreid(p, vc_i), when);
1258         /* TODO: consider putting in some lookup place for the alarm to find it.
1259          * til then, it'll have to scan the vcoremap (O(n) instead of O(m)) */
1260 }
1261
1262 // TODO: function to set an alarm, if none is outstanding
1263
1264 /* Raw function to preempt a single core.  If you care about locking, do it
1265  * before calling. */
1266 void __proc_preempt_core(struct proc *p, uint32_t pcoreid)
1267 {
1268         uint32_t vcoreid = get_vcoreid(p, pcoreid);
1269         struct event_msg preempt_msg = {0};
1270         /* works with nr_preempts_done to signal completion of a preemption */
1271         p->procinfo->vcoremap[vcoreid].nr_preempts_sent++;
1272         // expects a pcorelist.  assumes pcore is mapped and running_m
1273         __proc_take_corelist(p, &pcoreid, 1, TRUE);
1274         /* Only send the message if we have an online core.  o/w, it would fuck
1275          * us up (deadlock), and hey don't need a message.  the core we just took
1276          * will be the first one to be restarted.  It will look like a notif.  in
1277          * the future, we could send the event if we want, but the caller needs to
1278          * do that (after unlocking). */
1279         if (!TAILQ_EMPTY(&p->online_vcs)) {
1280                 preempt_msg.ev_type = EV_VCORE_PREEMPT;
1281                 preempt_msg.ev_arg2 = vcoreid;
1282                 send_kernel_event(p, &preempt_msg, 0);
1283         }
1284 }
1285
1286 /* Raw function to preempt every vcore.  If you care about locking, do it before
1287  * calling. */
1288 uint32_t __proc_preempt_all(struct proc *p, uint32_t *pc_arr)
1289 {
1290         struct vcore *vc_i;
1291         /* TODO:(BULK) PREEMPT - don't bother with this, set a proc wide flag, or
1292          * just make us RUNNABLE_M.  Note this is also used by __map_vcore. */
1293         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
1294                 vc_i->nr_preempts_sent++;
1295         return __proc_take_allcores(p, pc_arr, TRUE);
1296 }
1297
1298 /* Warns and preempts a vcore from p.  No delaying / alarming, or anything.  The
1299  * warning will be for u usec from now.  Returns TRUE if the core belonged to
1300  * the proc (and thus preempted), False if the proc no longer has the core. */
1301 bool proc_preempt_core(struct proc *p, uint32_t pcoreid, uint64_t usec)
1302 {
1303         uint64_t warn_time = read_tsc() + usec2tsc(usec);
1304         bool retval = FALSE;
1305         if (p->state != PROC_RUNNING_M) {
1306                 /* more of an FYI for brho.  should be harmless to just return. */
1307                 warn("Tried to preempt from a non RUNNING_M proc!");
1308                 return FALSE;
1309         }
1310         spin_lock(&p->proc_lock);
1311         if (is_mapped_vcore(p, pcoreid)) {
1312                 __proc_preempt_warn(p, get_vcoreid(p, pcoreid), warn_time);
1313                 __proc_preempt_core(p, pcoreid);
1314                 /* we might have taken the last core */
1315                 if (!p->procinfo->num_vcores)
1316                         __proc_set_state(p, PROC_RUNNABLE_M);
1317                 retval = TRUE;
1318         }
1319         spin_unlock(&p->proc_lock);
1320         return retval;
1321 }
1322
1323 /* Warns and preempts all from p.  No delaying / alarming, or anything.  The
1324  * warning will be for u usec from now. */
1325 void proc_preempt_all(struct proc *p, uint64_t usec)
1326 {
1327         uint64_t warn_time = read_tsc() + usec2tsc(usec);
1328         uint32_t num_revoked = 0;
1329         spin_lock(&p->proc_lock);
1330         /* storage for pc_arr is alloced at decl, which is after grabbing the lock*/
1331         uint32_t pc_arr[p->procinfo->num_vcores];
1332         /* DYING could be okay */
1333         if (p->state != PROC_RUNNING_M) {
1334                 warn("Tried to preempt from a non RUNNING_M proc!");
1335                 spin_unlock(&p->proc_lock);
1336                 return;
1337         }
1338         __proc_preempt_warnall(p, warn_time);
1339         num_revoked = __proc_preempt_all(p, pc_arr);
1340         assert(!p->procinfo->num_vcores);
1341         __proc_set_state(p, PROC_RUNNABLE_M);
1342         spin_unlock(&p->proc_lock);
1343         /* TODO: when we revise this func, look at __put_idle */
1344         /* Return the cores to the ksched */
1345         if (num_revoked)
1346                 __sched_put_idle_cores(p, pc_arr, num_revoked);
1347 }
1348
1349 /* Give the specific pcore to proc p.  Lots of assumptions, so don't really use
1350  * this.  The proc needs to be _M and prepared for it.  the pcore needs to be
1351  * free, etc. */
1352 void proc_give(struct proc *p, uint32_t pcoreid)
1353 {
1354         warn("Your idlecoremap is now screwed up");     /* TODO (IDLE) */
1355         spin_lock(&p->proc_lock);
1356         // expects a pcorelist, we give it a list of one
1357         __proc_give_cores(p, &pcoreid, 1);
1358         spin_unlock(&p->proc_lock);
1359 }
1360
1361 /* Global version of the helper, for sys_get_vcoreid (might phase that syscall
1362  * out). */
1363 uint32_t proc_get_vcoreid(struct proc *p)
1364 {
1365         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
1366         if (pcpui->owning_proc == p) {
1367                 return pcpui->owning_vcoreid;
1368         } else {
1369                 warn("Asked for vcoreid for %p, but %p is pwns", p, pcpui->owning_proc);
1370                 return (uint32_t)-1;
1371         }
1372 }
1373
1374 /* TODO: make all of these static inlines when we gut the env crap */
1375 bool vcore_is_mapped(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
1376 {
1377         return p->procinfo->vcoremap[vcoreid].valid;
1378 }
1379
1380 /* Can do this, or just create a new field and save it in the vcoremap */
1381 uint32_t vcore2vcoreid(struct proc *p, struct vcore *vc)
1382 {
1383         return (vc - p->procinfo->vcoremap);
1384 }
1385
1386 struct vcore *vcoreid2vcore(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
1387 {
1388         return &p->procinfo->vcoremap[vcoreid];
1389 }
1390
1391 /********** Core granting (bulk and single) ***********/
1392
1393 /* Helper: gives pcore to the process, mapping it to the next available vcore
1394  * from list vc_list.  Returns TRUE if we succeeded (non-empty).  If you pass in
1395  * **vc, we'll tell you which vcore it was. */
1396 static bool __proc_give_a_pcore(struct proc *p, uint32_t pcore,
1397                                 struct vcore_tailq *vc_list, struct vcore **vc)
1398 {
1399         struct vcore *new_vc;
1400         new_vc = TAILQ_FIRST(vc_list);
1401         if (!new_vc)
1402                 return FALSE;
1403         printd("setting vcore %d to pcore %d\n", vcore2vcoreid(p, new_vc),
1404                pcore);
1405         TAILQ_REMOVE(vc_list, new_vc, list);
1406         TAILQ_INSERT_TAIL(&p->online_vcs, new_vc, list);
1407         __map_vcore(p, vcore2vcoreid(p, new_vc), pcore);
1408         if (vc)
1409                 *vc = new_vc;
1410         return TRUE;
1411 }
1412
1413 static void __proc_give_cores_runnable(struct proc *p, uint32_t *pc_arr,
1414                                        uint32_t num)
1415 {
1416         assert(p->state == PROC_RUNNABLE_M);
1417         assert(num);    /* catch bugs */
1418         /* add new items to the vcoremap */
1419         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);/* unncessary if offline */
1420         p->procinfo->num_vcores += num;
1421         for (int i = 0; i < num; i++) {
1422                 /* Try from the bulk list first */
1423                 if (__proc_give_a_pcore(p, pc_arr[i], &p->bulk_preempted_vcs, 0))
1424                         continue;
1425                 /* o/w, try from the inactive list.  at one point, i thought there might
1426                  * be a legit way in which the inactive list could be empty, but that i
1427                  * wanted to catch it via an assert. */
1428                 assert(__proc_give_a_pcore(p, pc_arr[i], &p->inactive_vcs, 0));
1429         }
1430         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1431 }
1432
1433 static void __proc_give_cores_running(struct proc *p, uint32_t *pc_arr,
1434                                       uint32_t num)
1435 {
1436         struct vcore *vc_i;
1437         /* Up the refcnt, since num cores are going to start using this
1438          * process and have it loaded in their owning_proc and 'current'. */
1439         proc_incref(p, num * 2);        /* keep in sync with __startcore */
1440         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1441         p->procinfo->num_vcores += num;
1442         assert(TAILQ_EMPTY(&p->bulk_preempted_vcs));
1443         for (int i = 0; i < num; i++) {
1444                 assert(__proc_give_a_pcore(p, pc_arr[i], &p->inactive_vcs, &vc_i));
1445                 send_kernel_message(pc_arr[i], __startcore, (long)p,
1446                                     (long)vcore2vcoreid(p, vc_i), 
1447                                     (long)vc_i->nr_preempts_sent, KMSG_ROUTINE);
1448         }
1449         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1450 }
1451
1452 /* Gives process p the additional num cores listed in pcorelist.  If the proc is
1453  * not RUNNABLE_M or RUNNING_M, this will fail and allocate none of the core
1454  * (and return -1).  If you're RUNNING_M, this will startup your new cores at
1455  * the entry point with their virtual IDs (or restore a preemption).  If you're
1456  * RUNNABLE_M, you should call __proc_run_m after this so that the process can
1457  * start to use its cores.  In either case, this returns 0.
1458  *
1459  * If you're *_S, make sure your core0's TF is set (which is done when coming in
1460  * via arch/trap.c and we are RUNNING_S), change your state, then call this.
1461  * Then call __proc_run_m().
1462  *
1463  * The reason I didn't bring the _S cases from core_request over here is so we
1464  * can keep this family of calls dealing with only *_Ms, to avoiding caring if
1465  * this is called from another core, and to avoid the _S -> _M transition.
1466  *
1467  * WARNING: You must hold the proc_lock before calling this! */
1468 int __proc_give_cores(struct proc *p, uint32_t *pc_arr, uint32_t num)
1469 {
1470         /* should never happen: */
1471         assert(num + p->procinfo->num_vcores <= MAX_NUM_CPUS);
1472         switch (p->state) {
1473                 case (PROC_RUNNABLE_S):
1474                 case (PROC_RUNNING_S):
1475                         warn("Don't give cores to a process in a *_S state!\n");
1476                         return -1;
1477                 case (PROC_DYING):
1478                 case (PROC_WAITING):
1479                         /* can't accept, just fail */
1480                         return -1;
1481                 case (PROC_RUNNABLE_M):
1482                         __proc_give_cores_runnable(p, pc_arr, num);
1483                         break;
1484                 case (PROC_RUNNING_M):
1485                         __proc_give_cores_running(p, pc_arr, num);
1486                         break;
1487                 default:
1488                         panic("Weird state(%s) in %s()", procstate2str(p->state),
1489                               __FUNCTION__);
1490         }
1491         /* TODO: considering moving to the ksched (hard, due to yield) */
1492         p->procinfo->res_grant[RES_CORES] += num;
1493         return 0;
1494 }
1495
1496 /********** Core revocation (bulk and single) ***********/
1497
1498 /* Revokes a single vcore from a process (unmaps or sends a KMSG to unmap). */
1499 static void __proc_revoke_core(struct proc *p, uint32_t vcoreid, bool preempt)
1500 {
1501         uint32_t pcoreid = get_pcoreid(p, vcoreid);
1502         struct preempt_data *vcpd;
1503         if (preempt) {
1504                 /* Lock the vcore's state (necessary for preemption recovery) */
1505                 vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
1506                 atomic_or(&vcpd->flags, VC_K_LOCK);
1507                 send_kernel_message(pcoreid, __preempt, (long)p, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
1508         } else {
1509                 send_kernel_message(pcoreid, __death, 0, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
1510         }
1511 }
1512
1513 /* Revokes all cores from the process (unmaps or sends a KMSGS). */
1514 static void __proc_revoke_allcores(struct proc *p, bool preempt)
1515 {
1516         struct vcore *vc_i;
1517         /* TODO: if we ever get broadcast messaging, use it here (still need to lock
1518          * the vcores' states for preemption) */
1519         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
1520                 __proc_revoke_core(p, vcore2vcoreid(p, vc_i), preempt);
1521 }
1522
1523 /* Might be faster to scan the vcoremap than to walk the list... */
1524 static void __proc_unmap_allcores(struct proc *p)
1525 {
1526         struct vcore *vc_i;
1527         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
1528                 __unmap_vcore(p, vcore2vcoreid(p, vc_i));
1529 }
1530
1531 /* Takes (revoke via kmsg or unmap) from process p the num cores listed in
1532  * pc_arr.  Will preempt if 'preempt' is set.  o/w, no state will be saved, etc.
1533  * Don't use this for taking all of a process's cores.
1534  *
1535  * Make sure you hold the lock when you call this, and make sure that the pcore
1536  * actually belongs to the proc, non-trivial due to other __preempt messages. */
1537 void __proc_take_corelist(struct proc *p, uint32_t *pc_arr, uint32_t num,
1538                           bool preempt)
1539 {
1540         struct vcore *vc;
1541         uint32_t vcoreid;
1542         assert(p->state & (PROC_RUNNING_M | PROC_RUNNABLE_M));
1543         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1544         for (int i = 0; i < num; i++) {
1545                 vcoreid = get_vcoreid(p, pc_arr[i]);
1546                 /* Sanity check */
1547                 assert(pc_arr[i] == get_pcoreid(p, vcoreid));
1548                 /* Revoke / unmap core */
1549                 if (p->state == PROC_RUNNING_M)
1550                         __proc_revoke_core(p, vcoreid, preempt);
1551                 __unmap_vcore(p, vcoreid);
1552                 /* Change lists for the vcore.  Note, the vcore is already unmapped
1553                  * and/or the messages are already in flight.  The only code that looks
1554                  * at the lists without holding the lock is event code. */
1555                 vc = vcoreid2vcore(p, vcoreid);
1556                 TAILQ_REMOVE(&p->online_vcs, vc, list);
1557                 /* even for single preempts, we use the inactive list.  bulk preempt is
1558                  * only used for when we take everything. */
1559                 TAILQ_INSERT_HEAD(&p->inactive_vcs, vc, list);
1560         }
1561         p->procinfo->num_vcores -= num;
1562         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1563         p->procinfo->res_grant[RES_CORES] -= num;
1564 }
1565
1566 /* Takes all cores from a process (revoke via kmsg or unmap), putting them on
1567  * the appropriate vcore list, and fills pc_arr with the pcores revoked, and
1568  * returns the number of entries in pc_arr.
1569  *
1570  * Make sure pc_arr is big enough to handle num_vcores().
1571  * Make sure you hold the lock when you call this. */
1572 uint32_t __proc_take_allcores(struct proc *p, uint32_t *pc_arr, bool preempt)
1573 {
1574         struct vcore *vc_i, *vc_temp;
1575         uint32_t num = 0;
1576         assert(p->state & (PROC_RUNNING_M | PROC_RUNNABLE_M));
1577         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1578         /* Write out which pcores we're going to take */
1579         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
1580                 pc_arr[num++] = vc_i->pcoreid;
1581         /* Revoke if they are running, and unmap.  Both of these need the online
1582          * list to not be changed yet. */
1583         if (p->state == PROC_RUNNING_M)
1584                 __proc_revoke_allcores(p, preempt);
1585         __proc_unmap_allcores(p);
1586         /* Move the vcores from online to the head of the appropriate list */
1587         TAILQ_FOREACH_SAFE(vc_i, &p->online_vcs, list, vc_temp) {
1588                 /* TODO: we may want a TAILQ_CONCAT_HEAD, or something that does that */
1589                 TAILQ_REMOVE(&p->online_vcs, vc_i, list);
1590                 /* Put the cores on the appropriate list */
1591                 if (preempt)
1592                         TAILQ_INSERT_HEAD(&p->bulk_preempted_vcs, vc_i, list);
1593                 else
1594                         TAILQ_INSERT_HEAD(&p->inactive_vcs, vc_i, list);
1595         }
1596         assert(TAILQ_EMPTY(&p->online_vcs));
1597         assert(num == p->procinfo->num_vcores);
1598         p->procinfo->num_vcores = 0;
1599         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1600         p->procinfo->res_grant[RES_CORES] = 0;
1601         return num;
1602 }
1603
1604 /* Helper to do the vcore->pcore and inverse mapping.  Hold the lock when
1605  * calling. */
1606 void __map_vcore(struct proc *p, uint32_t vcoreid, uint32_t pcoreid)
1607 {
1608         p->procinfo->vcoremap[vcoreid].pcoreid = pcoreid;
1609         p->procinfo->vcoremap[vcoreid].valid = TRUE;
1610         p->procinfo->pcoremap[pcoreid].vcoreid = vcoreid;
1611         p->procinfo->pcoremap[pcoreid].valid = TRUE;
1612 }
1613
1614 /* Helper to unmap the vcore->pcore and inverse mapping.  Hold the lock when
1615  * calling. */
1616 void __unmap_vcore(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
1617 {
1618         p->procinfo->pcoremap[p->procinfo->vcoremap[vcoreid].pcoreid].valid = FALSE;
1619         p->procinfo->vcoremap[vcoreid].valid = FALSE;
1620 }
1621
1622 /* Stop running whatever context is on this core and load a known-good cr3.
1623  * Note this leaves no trace of what was running. This "leaves the process's
1624  * context.
1625  *
1626  * This does not clear the owning proc.  Use the other helper for that. */
1627 void abandon_core(void)
1628 {
1629         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
1630         /* Syscalls that don't return will ultimately call abadon_core(), so we need
1631          * to make sure we don't think we are still working on a syscall. */
1632         pcpui->cur_sysc = 0;
1633         if (pcpui->cur_proc)
1634                 __abandon_core();
1635 }
1636
1637 /* Helper to clear the core's owning processor and manage refcnting.  Pass in
1638  * core_id() to save a couple core_id() calls. */
1639 void clear_owning_proc(uint32_t coreid)
1640 {
1641         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
1642         struct proc *p = pcpui->owning_proc;
1643         pcpui->owning_proc = 0;
1644         pcpui->owning_vcoreid = 0xdeadbeef;
1645         pcpui->cur_ctx = 0;                     /* catch bugs for now (may go away) */
1646         if (p)
1647                 proc_decref(p);
1648 }
1649
1650 /* Switches to the address space/context of new_p, doing nothing if we are
1651  * already in new_p.  This won't add extra refcnts or anything, and needs to be
1652  * paired with switch_back() at the end of whatever function you are in.  Don't
1653  * migrate cores in the middle of a pair.  Specifically, the uncounted refs are
1654  * one for the old_proc, which is passed back to the caller, and new_p is
1655  * getting placed in cur_proc. */
1656 struct proc *switch_to(struct proc *new_p)
1657 {
1658         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
1659         struct proc *old_proc;
1660         old_proc = pcpui->cur_proc;                                     /* uncounted ref */
1661         /* If we aren't the proc already, then switch to it */
1662         if (old_proc != new_p) {
1663                 pcpui->cur_proc = new_p;                                /* uncounted ref */
1664                 lcr3(new_p->env_cr3);
1665         }
1666         return old_proc;
1667 }
1668
1669 /* This switches back to old_proc from new_p.  Pair it with switch_to(), and
1670  * pass in its return value for old_proc. */
1671 void switch_back(struct proc *new_p, struct proc *old_proc)
1672 {
1673         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
1674         if (old_proc != new_p) {
1675                 pcpui->cur_proc = old_proc;
1676                 if (old_proc)
1677                         lcr3(old_proc->env_cr3);
1678                 else
1679                         lcr3(boot_cr3);
1680         }
1681 }
1682
1683 /* Will send a TLB shootdown message to every vcore in the main address space
1684  * (aka, all vcores for now).  The message will take the start and end virtual
1685  * addresses as well, in case we want to be more clever about how much we
1686  * shootdown and batching our messages.  Should do the sanity about rounding up
1687  * and down in this function too.
1688  *
1689  * Would be nice to have a broadcast kmsg at this point.  Note this may send a
1690  * message to the calling core (interrupting it, possibly while holding the
1691  * proc_lock).  We don't need to process routine messages since it's an
1692  * immediate message. */
1693 void proc_tlbshootdown(struct proc *p, uintptr_t start, uintptr_t end)
1694 {
1695         struct vcore *vc_i;
1696         /* TODO: we might be able to avoid locking here in the future (we must hit
1697          * all online, and we can check __mapped).  it'll be complicated. */
1698         spin_lock(&p->proc_lock);
1699         switch (p->state) {
1700                 case (PROC_RUNNING_S):
1701                         tlbflush();
1702                         break;
1703                 case (PROC_RUNNING_M):
1704                         /* TODO: (TLB) sanity checks and rounding on the ranges */
1705                         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list) {
1706                                 send_kernel_message(vc_i->pcoreid, __tlbshootdown, start, end,
1707                                                     0, KMSG_IMMEDIATE);
1708                         }
1709                         break;
1710                 case (PROC_DYING):
1711                         /* if it is dying, death messages are already on the way to all
1712                          * cores, including ours, which will clear the TLB. */
1713                         break;
1714                 default:
1715                         /* will probably get this when we have the short handlers */
1716                         warn("Unexpected case %s in %s", procstate2str(p->state),
1717                              __FUNCTION__);
1718         }
1719         spin_unlock(&p->proc_lock);
1720 }
1721
1722 /* Helper, used by __startcore and __set_curctx, which sets up cur_ctx to run a
1723  * given process's vcore.  Caller needs to set up things like owning_proc and
1724  * whatnot.  Note that we might not have p loaded as current. */
1725 static void __set_curctx_to_vcoreid(struct proc *p, uint32_t vcoreid,
1726                                     uint32_t old_nr_preempts_sent)
1727 {
1728         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
1729         struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
1730         struct vcore *vc = vcoreid2vcore(p, vcoreid);
1731         /* Spin until our vcore's old preemption is done.  When __SC was sent, we
1732          * were told what the nr_preempts_sent was at that time.  Once that many are
1733          * done, it is time for us to run.  This forces a 'happens-before' ordering
1734          * on a __PR of our VC before this __SC of the VC.  Note the nr_done should
1735          * not exceed old_nr_sent, since further __PR are behind this __SC in the
1736          * KMSG queue. */
1737         while (old_nr_preempts_sent != vc->nr_preempts_done)
1738                 cpu_relax();
1739         cmb();  /* read nr_done before any other rd or wr.  CPU mb in the atomic. */
1740         /* Mark that this vcore as no longer preempted.  No danger of clobbering
1741          * other writes, since this would get turned on in __preempt (which can't be
1742          * concurrent with this function on this core), and the atomic is just
1743          * toggling the one bit (a concurrent VC_K_LOCK will work) */
1744         atomic_and(&vcpd->flags, ~VC_PREEMPTED);
1745         /* Once the VC is no longer preempted, we allow it to receive msgs.  We
1746          * could let userspace do it, but handling it here makes it easier for them
1747          * to handle_indirs (when they turn this flag off).  Note the atomics
1748          * provide the needed barriers (cmb and mb on flags). */
1749         atomic_or(&vcpd->flags, VC_CAN_RCV_MSG);
1750         printd("[kernel] startcore on physical core %d for process %d's vcore %d\n",
1751                core_id(), p->pid, vcoreid);
1752         /* If notifs are disabled, the vcore was in vcore context and we need to
1753          * restart the vcore_ctx.  o/w, we give them a fresh vcore (which is also
1754          * what happens the first time a vcore comes online).  No matter what,
1755          * they'll restart in vcore context.  It's just a matter of whether or not
1756          * it is the old, interrupted vcore context. */
1757         if (vcpd->notif_disabled) {
1758                 /* copy-in the tf we'll pop, then set all security-related fields */
1759                 pcpui->actual_ctx = vcpd->vcore_ctx;
1760                 proc_secure_ctx(&pcpui->actual_ctx);
1761         } else { /* not restarting from a preemption, use a fresh vcore */
1762                 assert(vcpd->transition_stack);
1763                 proc_init_ctx(&pcpui->actual_ctx, vcoreid, p->env_entry,
1764                               vcpd->transition_stack);
1765                 /* Disable/mask active notifications for fresh vcores */
1766                 vcpd->notif_disabled = TRUE;
1767         }
1768         /* Regardless of whether or not we have a 'fresh' VC, we need to restore the
1769          * FPU state for the VC according to VCPD (which means either a saved FPU
1770          * state or a brand new init).  Starting a fresh VC is just referring to the
1771          * GP context we run.  The vcore itself needs to have the FPU state loaded
1772          * from when it previously ran and was saved (or a fresh FPU if it wasn't
1773          * saved).  For fresh FPUs, the main purpose is for limiting info leakage.
1774          * I think VCs that don't need FPU state for some reason (like having a
1775          * current_uthread) can handle any sort of FPU state, since it gets sorted
1776          * when they pop their next uthread.
1777          *
1778          * Note this can cause a GP fault on x86 if the state is corrupt.  In lieu
1779          * of reading in the huge FP state and mucking with mxcsr_mask, we should
1780          * handle this like a KPF on user code. */
1781         restore_vc_fp_state(vcpd);
1782         /* cur_ctx was built above (in actual_ctx), now use it */
1783         pcpui->cur_ctx = &pcpui->actual_ctx;
1784         /* this cur_ctx will get run when the kernel returns / idles */
1785 }
1786
1787 /* Changes calling vcore to be vcoreid.  enable_my_notif tells us about how the
1788  * state calling vcore wants to be left in.  It will look like caller_vcoreid
1789  * was preempted.  Note we don't care about notif_pending.
1790  *
1791  * Will return:
1792  *              0 if we successfully changed to the target vcore.
1793  *              -EBUSY if the target vcore is already mapped (a good kind of failure)
1794  *              -EAGAIN if we failed for some other reason and need to try again.  For
1795  *              example, the caller could be preempted, and we never even attempted to
1796  *              change.
1797  *              -EINVAL some userspace bug */
1798 int proc_change_to_vcore(struct proc *p, uint32_t new_vcoreid,
1799                          bool enable_my_notif)
1800 {
1801         uint32_t caller_vcoreid, pcoreid = core_id();
1802         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[pcoreid];
1803         struct preempt_data *caller_vcpd;
1804         struct vcore *caller_vc, *new_vc;
1805         struct event_msg preempt_msg = {0};
1806         int retval = -EAGAIN;   /* by default, try again */
1807         /* Need to not reach outside the vcoremap, which might be smaller in the
1808          * future, but should always be as big as max_vcores */
1809         if (new_vcoreid >= p->procinfo->max_vcores)
1810                 return -EINVAL;
1811         /* Need to lock to prevent concurrent vcore changes, like in yield. */
1812         spin_lock(&p->proc_lock);
1813         /* new_vcoreid is already runing, abort */
1814         if (vcore_is_mapped(p, new_vcoreid)) {
1815                 retval = -EBUSY;
1816                 goto out_locked;
1817         }
1818         /* Need to make sure our vcore is allowed to switch.  We might have a
1819          * __preempt, __death, etc, coming in.  Similar to yield. */
1820         switch (p->state) {
1821                 case (PROC_RUNNING_M):
1822                         break;                          /* the only case we can proceed */
1823                 case (PROC_RUNNING_S):  /* user bug, just return */
1824                 case (PROC_DYING):              /* incoming __death */
1825                 case (PROC_RUNNABLE_M): /* incoming (bulk) preempt/myield TODO:(BULK) */
1826                         goto out_locked;
1827                 default:
1828                         panic("Weird state(%s) in %s()", procstate2str(p->state),
1829                               __FUNCTION__);
1830         }
1831         /* This is which vcore this pcore thinks it is, regardless of any unmappings
1832          * that may have happened remotely (with __PRs waiting to run) */
1833         caller_vcoreid = pcpui->owning_vcoreid;
1834         caller_vc = vcoreid2vcore(p, caller_vcoreid);
1835         caller_vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[caller_vcoreid];
1836         /* This is how we detect whether or not a __PR happened.  If it did, just
1837          * abort and handle the kmsg.  No new __PRs are coming since we hold the
1838          * lock.  This also detects a __PR followed by a __SC for the same VC. */
1839         if (caller_vc->nr_preempts_sent != caller_vc->nr_preempts_done)
1840                 goto out_locked;
1841         /* Sanity checks.  If we were preempted or are dying, we should have noticed
1842          * by now. */
1843         assert(is_mapped_vcore(p, pcoreid));
1844         assert(caller_vcoreid == get_vcoreid(p, pcoreid));
1845         /* Should only call from vcore context */
1846         if (!caller_vcpd->notif_disabled) {
1847                 retval = -EINVAL;
1848                 printk("[kernel] You tried to change vcores from uthread ctx\n");
1849                 goto out_locked;
1850         }
1851         /* Ok, we're clear to do the switch.  Lets figure out who the new one is */
1852         new_vc = vcoreid2vcore(p, new_vcoreid);
1853         printd("[kernel] changing vcore %d to vcore %d\n", caller_vcoreid,
1854                new_vcoreid);
1855         /* enable_my_notif signals how we'll be restarted */
1856         if (enable_my_notif) {
1857                 /* if they set this flag, then the vcore can just restart from scratch,
1858                  * and we don't care about either the uthread_ctx or the vcore_ctx. */
1859                 caller_vcpd->notif_disabled = FALSE;
1860                 /* Don't need to save the FPU.  There should be no uthread or other
1861                  * reason to return to the FPU state. */
1862         } else {
1863                 /* need to set up the calling vcore's ctx so that it'll get restarted by
1864                  * __startcore, to make the caller look like it was preempted. */
1865                 caller_vcpd->vcore_ctx = *current_ctx;
1866                 save_vc_fp_state(caller_vcpd);
1867                 /* Mark our core as preempted (for userspace recovery). */
1868                 atomic_or(&caller_vcpd->flags, VC_PREEMPTED);
1869         }
1870         /* Either way, unmap and offline our current vcore */
1871         /* Move the caller from online to inactive */
1872         TAILQ_REMOVE(&p->online_vcs, caller_vc, list);
1873         /* We don't bother with the notif_pending race.  note that notif_pending
1874          * could still be set.  this was a preempted vcore, and userspace will need
1875          * to deal with missed messages (preempt_recover() will handle that) */
1876         TAILQ_INSERT_HEAD(&p->inactive_vcs, caller_vc, list);
1877         /* Move the new one from inactive to online */
1878         TAILQ_REMOVE(&p->inactive_vcs, new_vc, list);
1879         TAILQ_INSERT_TAIL(&p->online_vcs, new_vc, list);
1880         /* Change the vcore map */
1881         __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1882         __unmap_vcore(p, caller_vcoreid);
1883         __map_vcore(p, new_vcoreid, pcoreid);
1884         __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
1885         /* Send either a PREEMPT msg or a CHECK_MSGS msg.  If they said to
1886          * enable_my_notif, then all userspace needs is to check messages, not a
1887          * full preemption recovery. */
1888         preempt_msg.ev_type = (enable_my_notif ? EV_CHECK_MSGS : EV_VCORE_PREEMPT);
1889         preempt_msg.ev_arg2 = caller_vcoreid;   /* arg2 is 32 bits */
1890         /* Whenever we send msgs with the proc locked, we need at least 1 online.
1891          * In this case, it's the one we just changed to. */
1892         assert(!TAILQ_EMPTY(&p->online_vcs));
1893         send_kernel_event(p, &preempt_msg, new_vcoreid);
1894         /* So this core knows which vcore is here. (cur_proc and owning_proc are
1895          * already correct): */
1896         pcpui->owning_vcoreid = new_vcoreid;
1897         /* Until we set_curctx, we don't really have a valid current tf.  The stuff
1898          * in that old one is from our previous vcore, not the current
1899          * owning_vcoreid.  This matters for other KMSGS that will run before
1900          * __set_curctx (like __notify). */
1901         pcpui->cur_ctx = 0;
1902         /* Need to send a kmsg to finish.  We can't set_curctx til the __PR is done,
1903          * but we can't spin right here while holding the lock (can't spin while
1904          * waiting on a message, roughly) */
1905         send_kernel_message(pcoreid, __set_curctx, (long)p, (long)new_vcoreid,
1906                             (long)new_vc->nr_preempts_sent, KMSG_ROUTINE);
1907         retval = 0;
1908         /* Fall through to exit */
1909 out_locked:
1910         spin_unlock(&p->proc_lock);
1911         return retval;
1912 }
1913
1914 /* Kernel message handler to start a process's context on this core, when the
1915  * core next considers running a process.  Tightly coupled with __proc_run_m().
1916  * Interrupts are disabled. */
1917 void __startcore(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
1918 {
1919         uint32_t vcoreid = (uint32_t)a1;
1920         uint32_t coreid = core_id();
1921         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
1922         struct proc *p_to_run = (struct proc *CT(1))a0;
1923         uint32_t old_nr_preempts_sent = (uint32_t)a2;
1924
1925         assert(p_to_run);
1926         /* Can not be any TF from a process here already */
1927         assert(!pcpui->owning_proc);
1928         /* the sender of the kmsg increfed already for this saved ref to p_to_run */
1929         pcpui->owning_proc = p_to_run;
1930         pcpui->owning_vcoreid = vcoreid;
1931         /* sender increfed again, assuming we'd install to cur_proc.  only do this
1932          * if no one else is there.  this is an optimization, since we expect to
1933          * send these __startcores to idles cores, and this saves a scramble to
1934          * incref when all of the cores restartcore/startcore later.  Keep in sync
1935          * with __proc_give_cores() and __proc_run_m(). */
1936         if (!pcpui->cur_proc) {
1937                 pcpui->cur_proc = p_to_run;     /* install the ref to cur_proc */
1938                 lcr3(p_to_run->env_cr3);        /* load the page tables to match cur_proc */
1939         } else {
1940                 proc_decref(p_to_run);          /* can't install, decref the extra one */
1941         }
1942         /* Note we are not necessarily in the cr3 of p_to_run */
1943         /* Now that we sorted refcnts and know p / which vcore it should be, set up
1944          * pcpui->cur_ctx so that it will run that particular vcore */
1945         __set_curctx_to_vcoreid(p_to_run, vcoreid, old_nr_preempts_sent);
1946 }
1947
1948 /* Kernel message handler to load a proc's vcore context on this core.  Similar
1949  * to __startcore, except it is used when p already controls the core (e.g.
1950  * change_to).  Since the core is already controlled, pcpui such as owning proc,
1951  * vcoreid, and cur_proc are all already set. */
1952 void __set_curctx(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
1953 {
1954         struct proc *p = (struct proc*)a0;
1955         uint32_t vcoreid = (uint32_t)a1;
1956         uint32_t old_nr_preempts_sent = (uint32_t)a2;
1957         __set_curctx_to_vcoreid(p, vcoreid, old_nr_preempts_sent);
1958 }
1959
1960 /* Bail out if it's the wrong process, or if they no longer want a notif.  Try
1961  * not to grab locks or write access to anything that isn't per-core in here. */
1962 void __notify(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
1963 {
1964         uint32_t vcoreid, coreid = core_id();
1965         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
1966         struct preempt_data *vcpd;
1967         struct proc *p = (struct proc*)a0;
1968
1969         /* Not the right proc */
1970         if (p != pcpui->owning_proc)
1971                 return;
1972         /* the core might be owned, but not have a valid cur_ctx (if we're in the
1973          * process of changing */
1974         if (!pcpui->cur_ctx)
1975                 return;
1976         /* Common cur_ctx sanity checks.  Note cur_ctx could be an _S's scp_ctx */
1977         vcoreid = pcpui->owning_vcoreid;
1978         vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
1979         /* for SCPs that haven't (and might never) call vc_event_init, like rtld.
1980          * this is harmless for MCPS to check this */
1981         if (!scp_is_vcctx_ready(vcpd))
1982                 return;
1983         printd("received active notification for proc %d's vcore %d on pcore %d\n",
1984                p->procinfo->pid, vcoreid, coreid);
1985         /* sort signals.  notifs are now masked, like an interrupt gate */
1986         if (vcpd->notif_disabled)
1987                 return;
1988         vcpd->notif_disabled = TRUE;
1989         /* save the old ctx in the uthread slot, build and pop a new one.  Note that
1990          * silly state isn't our business for a notification. */
1991         vcpd->uthread_ctx = *pcpui->cur_ctx;
1992         memset(pcpui->cur_ctx, 0, sizeof(struct user_context));
1993         proc_init_ctx(pcpui->cur_ctx, vcoreid, p->env_entry,
1994                       vcpd->transition_stack);
1995         /* this cur_ctx will get run when the kernel returns / idles */
1996 }
1997
1998 void __preempt(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
1999 {
2000         uint32_t vcoreid, coreid = core_id();
2001         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
2002         struct preempt_data *vcpd;
2003         struct proc *p = (struct proc*)a0;
2004
2005         assert(p);
2006         if (p != pcpui->owning_proc) {
2007                 panic("__preempt arrived for a process (%p) that was not owning (%p)!",
2008                       p, pcpui->owning_proc);
2009         }
2010         /* Common cur_ctx sanity checks */
2011         assert(pcpui->cur_ctx);
2012         assert(pcpui->cur_ctx == &pcpui->actual_ctx);
2013         vcoreid = pcpui->owning_vcoreid;
2014         vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
2015         printd("[kernel] received __preempt for proc %d's vcore %d on pcore %d\n",
2016                p->procinfo->pid, vcoreid, coreid);
2017         /* if notifs are disabled, the vcore is in vcore context (as far as we're
2018          * concerned), and we save it in the vcore slot. o/w, we save the process's
2019          * cur_ctx in the uthread slot, and it'll appear to the vcore when it comes
2020          * back up the uthread just took a notification. */
2021         if (vcpd->notif_disabled)
2022                 vcpd->vcore_ctx = *pcpui->cur_ctx;
2023         else
2024                 vcpd->uthread_ctx = *pcpui->cur_ctx;
2025         /* Userspace in a preemption handler on another core might be copying FP
2026          * state from memory (VCPD) at the moment, and if so we don't want to
2027          * clobber it.  In this rare case, our current core's FPU state should be
2028          * the same as whatever is in VCPD, so this shouldn't be necessary, but the
2029          * arch-specific save function might do something other than write out
2030          * bit-for-bit the exact same data.  Checking STEALING suffices, since we
2031          * hold the K_LOCK (preventing userspace from starting a fresh STEALING
2032          * phase concurrently). */
2033         if (!(atomic_read(&vcpd->flags) & VC_UTHREAD_STEALING))
2034                 save_vc_fp_state(vcpd);
2035         /* Mark the vcore as preempted and unlock (was locked by the sender). */
2036         atomic_or(&vcpd->flags, VC_PREEMPTED);
2037         atomic_and(&vcpd->flags, ~VC_K_LOCK);
2038         /* either __preempt or proc_yield() ends the preempt phase. */
2039         p->procinfo->vcoremap[vcoreid].preempt_pending = 0;
2040         wmb();  /* make sure everything else hits before we finish the preempt */
2041         /* up the nr_done, which signals the next __startcore for this vc */
2042         p->procinfo->vcoremap[vcoreid].nr_preempts_done++;
2043         /* We won't restart the process later.  current gets cleared later when we
2044          * notice there is no owning_proc and we have nothing to do (smp_idle,
2045          * restartcore, etc) */
2046         clear_owning_proc(coreid);
2047 }
2048
2049 /* Kernel message handler to clean up the core when a process is dying.
2050  * Note this leaves no trace of what was running.
2051  * It's okay if death comes to a core that's already idling and has no current.
2052  * It could happen if a process decref'd before __proc_startcore could incref. */
2053 void __death(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
2054 {
2055         uint32_t vcoreid, coreid = core_id();
2056         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
2057         struct proc *p = pcpui->owning_proc;
2058         if (p) {
2059                 vcoreid = pcpui->owning_vcoreid;
2060                 printd("[kernel] death on physical core %d for process %d's vcore %d\n",
2061                        coreid, p->pid, vcoreid);
2062                 /* We won't restart the process later.  current gets cleared later when
2063                  * we notice there is no owning_proc and we have nothing to do
2064                  * (smp_idle, restartcore, etc) */
2065                 clear_owning_proc(coreid);
2066         }
2067 }
2068
2069 /* Kernel message handler, usually sent IMMEDIATE, to shoot down virtual
2070  * addresses from a0 to a1. */
2071 void __tlbshootdown(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
2072 {
2073         /* TODO: (TLB) something more intelligent with the range */
2074         tlbflush();
2075 }
2076
2077 void print_allpids(void)
2078 {
2079         void print_proc_state(void *item)
2080         {
2081                 struct proc *p = (struct proc*)item;
2082                 assert(p);
2083                 printk("%8d %-10s %6d\n", p->pid, procstate2str(p->state), p->ppid);
2084         }
2085         printk("     PID STATE      Parent    \n");
2086         printk("------------------------------\n");
2087         spin_lock(&pid_hash_lock);
2088         hash_for_each(pid_hash, print_proc_state);
2089         spin_unlock(&pid_hash_lock);
2090 }
2091
2092 void print_proc_info(pid_t pid)
2093 {
2094         int j = 0;
2095         struct proc *child, *p = pid2proc(pid);
2096         struct vcore *vc_i;
2097         if (!p) {
2098                 printk("Bad PID.\n");
2099                 return;
2100         }
2101         spinlock_debug(&p->proc_lock);
2102         //spin_lock(&p->proc_lock); // No locking!!
2103         printk("struct proc: %p\n", p);
2104         printk("PID: %d\n", p->pid);
2105         printk("PPID: %d\n", p->ppid);
2106         printk("State: %s (%p)\n", procstate2str(p->state), p->state);
2107         printk("Refcnt: %d\n", atomic_read(&p->p_kref.refcount) - 1);
2108         printk("Flags: 0x%08x\n", p->env_flags);
2109         printk("CR3(phys): %p\n", p->env_cr3);
2110         printk("Num Vcores: %d\n", p->procinfo->num_vcores);
2111         printk("Vcore Lists (may be in flux w/o locking):\n----------------------\n");
2112         printk("Online:\n");
2113         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
2114                 printk("\tVcore %d -> Pcore %d\n", vcore2vcoreid(p, vc_i), vc_i->pcoreid);
2115         printk("Bulk Preempted:\n");
2116         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->bulk_preempted_vcs, list)
2117                 printk("\tVcore %d\n", vcore2vcoreid(p, vc_i));
2118         printk("Inactive / Yielded:\n");
2119         TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->inactive_vcs, list)
2120                 printk("\tVcore %d\n", vcore2vcoreid(p, vc_i));
2121         printk("Resources:\n------------------------\n");
2122         for (int i = 0; i < MAX_NUM_RESOURCES; i++)
2123                 printk("\tRes type: %02d, amt wanted: %08d, amt granted: %08d\n", i,
2124                        p->procdata->res_req[i].amt_wanted, p->procinfo->res_grant[i]);
2125         printk("Open Files:\n");
2126         struct files_struct *files = &p->open_files;
2127         spin_lock(&files->lock);
2128         for (int i = 0; i < files->max_files; i++)
2129                 if (files->fd_array[i].fd_file) {
2130                         printk("\tFD: %02d, File: %p, File name: %s\n", i,
2131                                files->fd_array[i].fd_file,
2132                                file_name(files->fd_array[i].fd_file));
2133                 }
2134         spin_unlock(&files->lock);
2135         printk("Children: (PID (struct proc *))\n");
2136         TAILQ_FOREACH(child, &p->children, sibling_link)
2137                 printk("\t%d (%p)\n", child->pid, child);
2138         /* no locking / unlocking or refcnting */
2139         // spin_unlock(&p->proc_lock);
2140         proc_decref(p);
2141 }
2142
2143 /* Debugging function, checks what (process, vcore) is supposed to run on this
2144  * pcore.  Meant to be called from smp_idle() before halting. */
2145 void check_my_owner(void)
2146 {
2147         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
2148         void shazbot(void *item)
2149         {
2150                 struct proc *p = (struct proc*)item;
2151                 struct vcore *vc_i;
2152                 assert(p);
2153                 spin_lock(&p->proc_lock);
2154                 TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list) {
2155                         /* this isn't true, a __startcore could be on the way and we're
2156                          * already "online" */
2157                         if (vc_i->pcoreid == core_id()) {
2158                                 /* Immediate message was sent, we should get it when we enable
2159                                  * interrupts, which should cause us to skip cpu_halt() */
2160                                 if (!STAILQ_EMPTY(&pcpui->immed_amsgs))
2161                                         continue;
2162                                 printk("Owned pcore (%d) has no owner, by %p, vc %d!\n",
2163                                        core_id(), p, vcore2vcoreid(p, vc_i));
2164                                 spin_unlock(&p->proc_lock);
2165                                 spin_unlock(&pid_hash_lock);
2166                                 monitor(0);
2167                         }
2168                 }
2169                 spin_unlock(&p->proc_lock);
2170         }
2171         assert(!irq_is_enabled());
2172         extern int booting;
2173         if (!booting && !pcpui->owning_proc) {
2174                 spin_lock(&pid_hash_lock);
2175                 hash_for_each(pid_hash, shazbot);
2176                 spin_unlock(&pid_hash_lock);
2177         }
2178 }