Removes resource.c/h
[akaros.git] / kern / src / schedule.c
1 /* Copyright (c) 2009, 2012 The Regents of the University of California
2  * Barret Rhoden <brho@cs.berkeley.edu>
3  * See LICENSE for details.
4  *
5  * Scheduling and dispatching. */
6
7 #ifdef __SHARC__
8 #pragma nosharc
9 #endif
10
11 #include <schedule.h>
12 #include <process.h>
13 #include <monitor.h>
14 #include <stdio.h>
15 #include <assert.h>
16 #include <atomic.h>
17 #include <smp.h>
18 #include <sys/queue.h>
19
20 /* Process Lists */
21 struct proc_list runnable_scps = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(runnable_scps);
22 struct proc_list all_mcps = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(all_mcps);
23 spinlock_t sched_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
24
25 // This could be useful for making scheduling decisions.  
26 /* Physical coremap: each index is a physical core id, with a proc ptr for
27  * whoever *should be or is* running.  Very similar to current, which is what
28  * process is *really* running there. */
29 struct proc *pcoremap[MAX_NUM_CPUS];
30
31 /* Tracks which cores are idle, similar to the vcoremap.  Each value is the
32  * physical coreid of an unallocated core. */
33 spinlock_t idle_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
34 uint32_t idlecoremap[MAX_NUM_CPUS];
35 uint32_t num_idlecores = 0;
36 uint32_t num_mgmtcores = 1;
37
38 /* Helper, defined below */
39 static bool core_request(struct proc *p);
40
41 void schedule_init(void)
42 {
43         TAILQ_INIT(&runnable_scps);
44         TAILQ_INIT(&all_mcps);
45
46         /* Ghetto old idle core init */
47         /* Init idle cores. Core 0 is the management core. */
48         spin_lock(&idle_lock);
49 #ifdef __CONFIG_DISABLE_SMT__
50         /* assumes core0 is the only management core (NIC and monitor functionality
51          * are run there too.  it just adds the odd cores to the idlecoremap */
52         assert(!(num_cpus % 2));
53         // TODO: consider checking x86 for machines that actually hyperthread
54         num_idlecores = num_cpus >> 1;
55  #ifdef __CONFIG_ARSC_SERVER__
56         // Dedicate one core (core 2) to sysserver, might be able to share wit NIC
57         num_mgmtcores++;
58         assert(num_cpus >= num_mgmtcores);
59         send_kernel_message(2, (amr_t)arsc_server, 0,0,0, KMSG_ROUTINE);
60  #endif
61         for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
62                 idlecoremap[i] = (i * 2) + 1;
63 #else
64         // __CONFIG_DISABLE_SMT__
65         #ifdef __CONFIG_NETWORKING__
66         num_mgmtcores++; // Next core is dedicated to the NIC
67         assert(num_cpus >= num_mgmtcores);
68         #endif
69         #ifdef __CONFIG_APPSERVER__
70         #ifdef __CONFIG_DEDICATED_MONITOR__
71         num_mgmtcores++; // Next core dedicated to running the kernel monitor
72         assert(num_cpus >= num_mgmtcores);
73         // Need to subtract 1 from the num_mgmtcores # to get the cores index
74         send_kernel_message(num_mgmtcores-1, (amr_t)monitor, 0,0,0, KMSG_ROUTINE);
75         #endif
76         #endif
77  #ifdef __CONFIG_ARSC_SERVER__
78         // Dedicate one core (core 2) to sysserver, might be able to share with NIC
79         num_mgmtcores++;
80         assert(num_cpus >= num_mgmtcores);
81         send_kernel_message(num_mgmtcores-1, (amr_t)arsc_server, 0,0,0, KMSG_ROUTINE);
82  #endif
83         num_idlecores = num_cpus - num_mgmtcores;
84         for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
85                 idlecoremap[i] = i + num_mgmtcores;
86 #endif /* __CONFIG_DISABLE_SMT__ */
87         spin_unlock(&idle_lock);
88         return;
89 }
90
91 /* _S procs are scheduled like in traditional systems */
92 void schedule_scp(struct proc *p)
93 {
94         /* up the refcnt since we are storing the reference */
95         proc_incref(p, 1);
96         spin_lock(&sched_lock);
97         printd("Scheduling PID: %d\n", p->pid);
98         TAILQ_INSERT_TAIL(&runnable_scps, p, proc_link);
99         spin_unlock(&sched_lock);
100 }
101
102 /* important to only call this on RUNNING_S, for now */
103 void register_mcp(struct proc *p)
104 {
105         proc_incref(p, 1);
106         spin_lock(&sched_lock);
107         TAILQ_INSERT_TAIL(&all_mcps, p, proc_link);
108         spin_unlock(&sched_lock);
109         //poke_ksched(p, RES_CORES);
110 }
111
112 /* Something has changed, and for whatever reason the scheduler should
113  * reevaluate things. 
114  *
115  * Don't call this from interrupt context (grabs proclocks). */
116 void schedule(void)
117 {
118         struct proc *p, *temp;
119         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
120         spin_lock(&sched_lock);
121         /* trivially try to handle the needs of all our MCPS.  smarter schedulers
122          * would do something other than FCFS */
123         TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &all_mcps, proc_link, temp) {
124                 printd("Ksched has MCP %08p (%d)\n", p, p->pid);
125                 /* If they are dying, abort.  There's a bit of a race here.  If they
126                  * start dying right after the check, core_request/give_cores would
127                  * start dealing with a DYING proc.  The code can handle it, but this
128                  * will probably change. */
129                 if (p->state == PROC_DYING) {
130                         TAILQ_REMOVE(&all_mcps, p, proc_link);
131                         proc_decref(p);
132                         continue;
133                 }
134                 if (!num_idlecores)
135                         break;
136                 /* TODO: might use amt_wanted as a proxy.  right now, they have
137                  * amt_wanted == 1, even though they are waiting.
138                  * TODO: this is RACY too - just like with DYING. */
139                 if (p->state == PROC_WAITING)
140                         continue;
141                 core_request(p);
142         }
143         /* prune any dying SCPs at the head of the queue and maybe sched our core */
144         while ((p = TAILQ_FIRST(&runnable_scps))) {
145                 if (p->state == PROC_DYING) {
146                         TAILQ_REMOVE(&runnable_scps, p, proc_link);
147                         proc_decref(p);
148                 } else {
149                         /* check our core to see if we can give it out to an SCP */
150                         if (!pcpui->owning_proc) {
151                                 TAILQ_REMOVE(&runnable_scps, p, proc_link);
152                                 printd("PID of the SCP i'm running: %d\n", p->pid);
153                                 proc_run_s(p);  /* gives it core we're running on */
154                                 proc_decref(p);
155                         }
156                         break;
157                 }
158         }
159         spin_unlock(&sched_lock);
160 }
161
162 /* A process is asking the ksched to look at its resource desires.  The
163  * scheduler is free to ignore this, for its own reasons, so long as it
164  * eventually gets around to looking at resource desires. */
165 void poke_ksched(struct proc *p, int res_type)
166 {
167         /* TODO: probably want something to trigger all res_types */
168         /* Consider races with core_req called from other pokes or schedule */
169         switch (res_type) {
170                 case RES_CORES:
171                         /* ignore core requests from non-mcps (note we have races if we ever
172                          * allow procs to switch back). */
173                         if (!__proc_is_mcp(p))
174                                 break;
175                         /* TODO: issues with whether or not they are RUNNING.  Need to
176                          * change core_request / give_cores. */
177                         core_request(p);
178                         break;
179                 default:
180                         break;
181         }
182 }
183
184 /* Helper function to return a core to the idlemap.  It causes some more lock
185  * acquisitions (like in a for loop), but it's a little easier.  Plus, one day
186  * we might be able to do this without locks (for the putting). */
187 void put_idle_core(uint32_t coreid)
188 {
189         spin_lock(&idle_lock);
190         idlecoremap[num_idlecores++] = coreid;
191         spin_unlock(&idle_lock);
192 }
193
194 /* Normally it'll be the max number of CG cores ever */
195 uint32_t max_vcores(struct proc *p)
196 {
197 #ifdef __CONFIG_DISABLE_SMT__
198         return num_cpus >> 1;
199 #else
200         return MAX(1, num_cpus - num_mgmtcores);
201 #endif /* __CONFIG_DISABLE_SMT__ */
202 }
203
204 /* Ghetto helper, just hands out the next amt_new cores, or 0 if we can't do all
205  * of them. */
206 static uint32_t get_idle_cores(struct proc *p, uint32_t *pc_arr,
207                                uint32_t amt_new)
208 {
209         uint32_t num_granted;
210         /* You should do something smarter than just giving the stuff out.  Like
211          * take in to account priorities, node locations, etc */
212         spin_lock(&idle_lock);
213         if (num_idlecores >= amt_new) {
214                 for (int i = 0; i < amt_new; i++) {
215                         // grab the last one on the list
216                         pc_arr[i] = idlecoremap[num_idlecores - 1];
217                         num_idlecores--;
218                 }
219                 num_granted = amt_new;
220         } else {
221                 /* In this case, you might want to preempt or do other fun things... */
222                 num_granted = 0;
223         }
224         spin_unlock(&idle_lock);
225         return num_granted;
226 }
227
228 /* This deals with a request for more cores.  The request is already stored in
229  * the proc's amt_wanted (it is compared to amt_granted). */
230 static bool core_request(struct proc *p)
231 {
232         uint32_t num_granted, amt_new, amt_wanted, amt_granted;
233         uint32_t corelist[MAX_NUM_CPUS]; /* TODO UGH, this could be huge! */
234
235         /* Currently, this is all locked, and there's a variety of races involved,
236          * esp with moving amt_wanted to procdata (TODO).  Will probably want to
237          * copy-in amt_wanted too. */
238         spin_lock(&p->proc_lock);
239         amt_wanted = p->procdata->res_req[RES_CORES].amt_wanted;
240         amt_granted = p->procinfo->res_grant[RES_CORES];
241
242         /* Help them out - if they ask for something impossible, give them 1 so they
243          * can make some progress. (these two are racy). */
244         if (amt_wanted > p->procinfo->max_vcores) {
245                 p->procdata->res_req[RES_CORES].amt_wanted = 1;
246         }
247         /* TODO: sort how this works with WAITING. */
248         if (!amt_wanted) {
249                 p->procdata->res_req[RES_CORES].amt_wanted = 1;
250         }
251         /* if they are satisfied, we're done.  There's a slight chance they have
252          * cores, but they aren't running (sched gave them cores while they were
253          * yielding, and now we see them on the run queue). */
254         if (amt_wanted <= amt_granted) {
255                 if (amt_granted) {
256                         spin_unlock(&p->proc_lock);
257                         return TRUE;
258                 } else {
259                         spin_unlock(&p->proc_lock);
260                         return FALSE;
261                 }
262         }
263         /* otherwise, see what they want.  Current models are simple - it's just a
264          * raw number of cores, and we just give out what we can. */
265         amt_new = amt_wanted - amt_granted;
266         /* TODO: Could also consider amt_min */
267
268         /* TODO: change this.  this function is really "find me amt_new cores", the
269          * nature of this info depends on how we express desires, and a lot of that
270          * info could be lost through this interface. */
271         num_granted = get_idle_cores(p, corelist, amt_new);
272
273         /* Now, actually give them out */
274         if (num_granted) {
275                 /* give them the cores.  this will start up the extras if RUNNING_M. */
276                 __proc_give_cores(p, corelist, num_granted);
277                 /* at some point after giving cores, call proc_run_m() (harmless on
278                  * RUNNING_Ms).  You can give small groups of cores, then run them
279                  * (which is more efficient than interleaving runs with the gives for
280                  * bulk preempted processes). */
281                 __proc_run_m(p); /* harmless to call this on RUNNING_Ms */
282                 spin_unlock(&p->proc_lock);
283                 return TRUE;    /* proc can run (if it isn't already) */
284         }
285         spin_unlock(&p->proc_lock);
286         return FALSE;           /* Not giving them anything more */
287 }
288
289 /************** Debugging **************/
290 void sched_diag(void)
291 {
292         struct proc *p;
293         TAILQ_FOREACH(p, &runnable_scps, proc_link)
294                 printk("_S PID: %d\n", p->pid);
295         TAILQ_FOREACH(p, &all_mcps, proc_link)
296                 printk("MCP PID: %d\n", p->pid);
297         return;
298 }
299
300 void print_idlecoremap(void)
301 {
302         spin_lock(&idle_lock);
303         printk("There are %d idle cores.\n", num_idlecores);
304         for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
305                 printk("idlecoremap[%d] = %d\n", i, idlecoremap[i]);
306         spin_unlock(&idle_lock);
307 }
308
309 void print_resources(struct proc *p)
310 {
311         printk("--------------------\n");
312         printk("PID: %d\n", p->pid);
313         printk("--------------------\n");
314         for (int i = 0; i < MAX_NUM_RESOURCES; i++)
315                 printk("Res type: %02d, amt wanted: %08d, amt granted: %08d\n", i,
316                        p->procdata->res_req[i].amt_wanted, p->procinfo->res_grant[i]);
317 }
318
319 void print_all_resources(void)
320 {
321         /* Hash helper */
322         void __print_resources(void *item)
323         {
324                 print_resources((struct proc*)item);
325         }
326         spin_lock(&pid_hash_lock);
327         hash_for_each(pid_hash, __print_resources);
328         spin_unlock(&pid_hash_lock);
329 }