FCFS ksched gives out what it can
[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 <manager.h>
19 #include <sys/queue.h>
20
21 /* Process Lists */
22 struct proc_list runnable_scps = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(runnable_scps);
23 struct proc_list all_mcps = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(all_mcps);
24 spinlock_t sched_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
25
26 // This could be useful for making scheduling decisions.  
27 /* Physical coremap: each index is a physical core id, with a proc ptr for
28  * whoever *should be or is* running.  Very similar to current, which is what
29  * process is *really* running there. */
30 struct proc *pcoremap[MAX_NUM_CPUS];
31
32 /* Tracks which cores are idle, similar to the vcoremap.  Each value is the
33  * physical coreid of an unallocated core. */
34 spinlock_t idle_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
35 uint32_t idlecoremap[MAX_NUM_CPUS];
36 uint32_t num_idlecores = 0;
37 uint32_t num_mgmtcores = 1;
38
39 /* Helper, defined below */
40 static void __core_request(struct proc *p);
41
42 void schedule_init(void)
43 {
44         TAILQ_INIT(&runnable_scps);
45         TAILQ_INIT(&all_mcps);
46
47         /* Ghetto old idle core init */
48         /* Init idle cores. Core 0 is the management core. */
49         spin_lock(&idle_lock);
50 #ifdef __CONFIG_DISABLE_SMT__
51         /* assumes core0 is the only management core (NIC and monitor functionality
52          * are run there too.  it just adds the odd cores to the idlecoremap */
53         assert(!(num_cpus % 2));
54         // TODO: consider checking x86 for machines that actually hyperthread
55         num_idlecores = num_cpus >> 1;
56  #ifdef __CONFIG_ARSC_SERVER__
57         // Dedicate one core (core 2) to sysserver, might be able to share wit NIC
58         num_mgmtcores++;
59         assert(num_cpus >= num_mgmtcores);
60         send_kernel_message(2, (amr_t)arsc_server, 0,0,0, KMSG_ROUTINE);
61  #endif
62         for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
63                 idlecoremap[i] = (i * 2) + 1;
64 #else
65         // __CONFIG_DISABLE_SMT__
66         #ifdef __CONFIG_NETWORKING__
67         num_mgmtcores++; // Next core is dedicated to the NIC
68         assert(num_cpus >= num_mgmtcores);
69         #endif
70         #ifdef __CONFIG_APPSERVER__
71         #ifdef __CONFIG_DEDICATED_MONITOR__
72         num_mgmtcores++; // Next core dedicated to running the kernel monitor
73         assert(num_cpus >= num_mgmtcores);
74         // Need to subtract 1 from the num_mgmtcores # to get the cores index
75         send_kernel_message(num_mgmtcores-1, (amr_t)monitor, 0,0,0, KMSG_ROUTINE);
76         #endif
77         #endif
78  #ifdef __CONFIG_ARSC_SERVER__
79         // Dedicate one core (core 2) to sysserver, might be able to share with NIC
80         num_mgmtcores++;
81         assert(num_cpus >= num_mgmtcores);
82         send_kernel_message(num_mgmtcores-1, (amr_t)arsc_server, 0,0,0, KMSG_ROUTINE);
83  #endif
84         num_idlecores = num_cpus - num_mgmtcores;
85         for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
86                 idlecoremap[i] = i + num_mgmtcores;
87 #endif /* __CONFIG_DISABLE_SMT__ */
88         spin_unlock(&idle_lock);
89         return;
90 }
91
92 /* _S procs are scheduled like in traditional systems */
93 void schedule_scp(struct proc *p)
94 {
95         /* up the refcnt since we are storing the reference */
96         proc_incref(p, 1);
97         spin_lock(&sched_lock);
98         printd("Scheduling PID: %d\n", p->pid);
99         TAILQ_INSERT_TAIL(&runnable_scps, p, proc_link);
100         spin_unlock(&sched_lock);
101 }
102
103 /* important to only call this on RUNNING_S, for now */
104 void register_mcp(struct proc *p)
105 {
106         proc_incref(p, 1);
107         spin_lock(&sched_lock);
108         TAILQ_INSERT_TAIL(&all_mcps, p, proc_link);
109         spin_unlock(&sched_lock);
110         //poke_ksched(p, RES_CORES);
111 }
112
113 /* Something has changed, and for whatever reason the scheduler should
114  * reevaluate things. 
115  *
116  * Don't call this from interrupt context (grabs proclocks). */
117 void schedule(void)
118 {
119         struct proc *p, *temp;
120         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
121         spin_lock(&sched_lock);
122         /* trivially try to handle the needs of all our MCPS.  smarter schedulers
123          * would do something other than FCFS */
124         TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &all_mcps, proc_link, temp) {
125                 printd("Ksched has MCP %08p (%d)\n", p, p->pid);
126                 /* If they are dying, abort.  There's a bit of a race here.  If they
127                  * start dying right after the check, core_request/give_cores would
128                  * start dealing with a DYING proc.  The code can handle it, but this
129                  * will probably change. */
130                 if (p->state == PROC_DYING) {
131                         TAILQ_REMOVE(&all_mcps, p, proc_link);
132                         proc_decref(p);
133                         continue;
134                 }
135                 if (!num_idlecores)
136                         break;
137                 /* TODO: might use amt_wanted as a proxy.  right now, they have
138                  * amt_wanted == 1, even though they are waiting.
139                  * TODO: this is RACY too - just like with DYING. */
140                 if (p->state == PROC_WAITING)
141                         continue;
142                 __core_request(p);
143         }
144         /* prune any dying SCPs at the head of the queue and maybe sched our core */
145         while ((p = TAILQ_FIRST(&runnable_scps))) {
146                 if (p->state == PROC_DYING) {
147                         TAILQ_REMOVE(&runnable_scps, p, proc_link);
148                         proc_decref(p);
149                 } else {
150                         /* check our core to see if we can give it out to an SCP */
151                         if (management_core() && (!pcpui->owning_proc)) {
152                                 TAILQ_REMOVE(&runnable_scps, p, proc_link);
153                                 printd("PID of the SCP i'm running: %d\n", p->pid);
154                                 proc_run_s(p);  /* gives it core we're running on */
155                                 proc_decref(p);
156                         }
157                         break;
158                 }
159         }
160         spin_unlock(&sched_lock);
161 }
162
163 /* A process is asking the ksched to look at its resource desires.  The
164  * scheduler is free to ignore this, for its own reasons, so long as it
165  * eventually gets around to looking at resource desires. */
166 void poke_ksched(struct proc *p, int res_type)
167 {
168         /* TODO: probably want something to trigger all res_types */
169         spin_lock(&sched_lock);
170         switch (res_type) {
171                 case RES_CORES:
172                         /* ignore core requests from non-mcps (note we have races if we ever
173                          * allow procs to switch back). */
174                         if (!__proc_is_mcp(p))
175                                 break;
176                         __core_request(p);
177                         break;
178                 default:
179                         break;
180         }
181         spin_unlock(&sched_lock);
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 up to 'amt_new' cores (no sense of locality or
205  * anything) */
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 = 0;
210         spin_lock(&idle_lock);
211         for (int i = 0; i < num_idlecores && i < amt_new; i++) {
212                 /* grab the last one on the list */
213                 pc_arr[i] = idlecoremap[num_idlecores - 1];
214                 num_idlecores--;
215                 num_granted++;
216         }
217         spin_unlock(&idle_lock);
218         return num_granted;
219 }
220
221 /* This deals with a request for more cores.  The request is already stored in
222  * the proc's amt_wanted (it is compared to amt_granted). */
223 static void __core_request(struct proc *p)
224 {
225         uint32_t num_granted, amt_wanted, amt_granted;
226         uint32_t corelist[num_cpus];
227
228         /* TODO: consider copy-in for amt_wanted too. */
229         amt_wanted = p->procdata->res_req[RES_CORES].amt_wanted;
230         amt_granted = p->procinfo->res_grant[RES_CORES];
231
232         /* Help them out - if they ask for something impossible, give them 1 so they
233          * can make some progress. (this is racy). */
234         if (amt_wanted > p->procinfo->max_vcores) {
235                 p->procdata->res_req[RES_CORES].amt_wanted = 1;
236         }
237         /* if they are satisfied, we're done.  There's a slight chance they have
238          * cores, but they aren't running (sched gave them cores while they were
239          * yielding, and now we see them on the run queue). */
240         if (amt_wanted <= amt_granted)
241                 return;
242         /* Otherwise, see what they want, and try to give out as many as possible.
243          * Current models are simple - it's just a raw number of cores, and we just
244          * give out what we can. */
245         num_granted = get_idle_cores(p, corelist, amt_wanted - amt_granted);
246         /* Now, actually give them out */
247         if (num_granted) {
248                 /* give them the cores.  this will start up the extras if RUNNING_M. */
249                 spin_lock(&p->proc_lock);
250                 __proc_give_cores(p, corelist, num_granted);
251                 /* at some point after giving cores, call proc_run_m() (harmless on
252                  * RUNNING_Ms).  You can give small groups of cores, then run them
253                  * (which is more efficient than interleaving runs with the gives for
254                  * bulk preempted processes). */
255                 __proc_run_m(p); /* harmless to call this on RUNNING_Ms */
256                 spin_unlock(&p->proc_lock);
257         }
258 }
259
260 /************** Debugging **************/
261 void sched_diag(void)
262 {
263         struct proc *p;
264         TAILQ_FOREACH(p, &runnable_scps, proc_link)
265                 printk("_S PID: %d\n", p->pid);
266         TAILQ_FOREACH(p, &all_mcps, proc_link)
267                 printk("MCP PID: %d\n", p->pid);
268         return;
269 }
270
271 void print_idlecoremap(void)
272 {
273         spin_lock(&idle_lock);
274         printk("There are %d idle cores.\n", num_idlecores);
275         for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
276                 printk("idlecoremap[%d] = %d\n", i, idlecoremap[i]);
277         spin_unlock(&idle_lock);
278 }
279
280 void print_resources(struct proc *p)
281 {
282         printk("--------------------\n");
283         printk("PID: %d\n", p->pid);
284         printk("--------------------\n");
285         for (int i = 0; i < MAX_NUM_RESOURCES; i++)
286                 printk("Res type: %02d, amt wanted: %08d, amt granted: %08d\n", i,
287                        p->procdata->res_req[i].amt_wanted, p->procinfo->res_grant[i]);
288 }
289
290 void print_all_resources(void)
291 {
292         /* Hash helper */
293         void __print_resources(void *item)
294         {
295                 print_resources((struct proc*)item);
296         }
297         spin_lock(&pid_hash_lock);
298         hash_for_each(pid_hash, __print_resources);
299         spin_unlock(&pid_hash_lock);
300 }