uth: add got_posix_signal() to the 2LS ops
[akaros.git] / user / pthread / pthread.c
1 #include <ros/trapframe.h>
2 #include "pthread.h"
3 #include <parlib/vcore.h>
4 #include <parlib/mcs.h>
5 #include <stdlib.h>
6 #include <string.h>
7 #include <parlib/assert.h>
8 #include <errno.h>
9 #include <parlib/parlib.h>
10 #include <ros/event.h>
11 #include <parlib/arch/atomic.h>
12 #include <parlib/arch/arch.h>
13 #include <sys/queue.h>
14 #include <sys/mman.h>
15 #include <parlib/event.h>
16 #include <parlib/ucq.h>
17 #include <parlib/signal.h>
18 #include <parlib/arch/trap.h>
19 #include <parlib/ros_debug.h>
20 #include <parlib/stdio.h>
21 #include <sys/fork_cb.h>
22
23 #include <parlib/alarm.h>
24 #include <futex.h>
25 #include <parlib/serialize.h>
26
27 /* TODO: eventually, we probably want to split this into the pthreads interface
28  * and a default 2LS.  That way, apps can use the pthreads interface and use any
29  * 2LS.  Here's a few blockers:
30  * - pthread_cleanup(): probably support at the uthread level
31  * - attrs and creation: probably use a default stack size and handle detached
32  * - getattrs_np: return -1, mostly due to the stackaddr.  Callers probably want
33  *   a real 2LS operation.
34  * Then we can split pthreads into parlib/default_sched.c (replaces thread0) and
35  * pthread.c.  After that, we can have a signal handling thread (even for
36  * 'thread0'), which allows us to close() or do other vcore-ctx-unsafe ops. */
37
38 struct pthread_queue ready_queue = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(ready_queue);
39 struct pthread_queue active_queue = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(active_queue);
40 struct mcs_pdr_lock queue_lock;
41 int threads_ready = 0;
42 int threads_active = 0;
43 atomic_t threads_total;
44 bool need_tls = TRUE;
45 static uint64_t fork_generation;
46 #define INIT_FORK_GENERATION 1
47
48 /* Array of per-vcore structs to manage waiting on syscalls and handling
49  * overflow.  Init'd in pth_init(). */
50 struct sysc_mgmt *sysc_mgmt = 0;
51
52 /* Helper / local functions */
53 static int get_next_pid(void);
54 static inline void pthread_exit_no_cleanup(void *ret);
55
56 /* Pthread 2LS operations */
57 static void pth_sched_init(void);
58 static void pth_sched_entry(void);
59 static void pth_thread_runnable(struct uthread *uthread);
60 static void pth_thread_paused(struct uthread *uthread);
61 static void pth_thread_blockon_sysc(struct uthread *uthread, void *sysc);
62 static void pth_thread_has_blocked(struct uthread *uthread, int flags);
63 static void pth_thread_refl_fault(struct uthread *uth,
64                                   struct user_context *ctx);
65 static void pth_thread_exited(struct uthread *uth);
66 static struct uthread *pth_thread_create(void *(*func)(void *), void *arg);
67 static void pth_got_posix_signal(int sig_nr, struct siginfo *info);
68 static void pth_thread_bulk_runnable(uth_sync_t *wakees);
69
70 /* Event Handlers */
71 static void pth_handle_syscall(struct event_msg *ev_msg, unsigned int ev_type,
72                                void *data);
73
74 struct schedule_ops pthread_sched_ops = {
75         .sched_init = pth_sched_init,
76         .sched_entry = pth_sched_entry,
77         .thread_runnable = pth_thread_runnable,
78         .thread_paused = pth_thread_paused,
79         .thread_blockon_sysc = pth_thread_blockon_sysc,
80         .thread_has_blocked = pth_thread_has_blocked,
81         .thread_refl_fault = pth_thread_refl_fault,
82         .thread_exited = pth_thread_exited,
83         .thread_create = pth_thread_create,
84         .got_posix_signal = pth_got_posix_signal,
85         .thread_bulk_runnable = pth_thread_bulk_runnable,
86 };
87
88 struct schedule_ops *sched_ops = &pthread_sched_ops;
89
90 /* Static helpers */
91 static void __pthread_free_stack(struct pthread_tcb *pt);
92 static int __pthread_allocate_stack(struct pthread_tcb *pt);
93 static void __pth_yield_cb(struct uthread *uthread, void *junk);
94
95 /* Called from vcore entry.  Options usually include restarting whoever was
96  * running there before or running a new thread.  Events are handled out of
97  * event.c (table of function pointers, stuff like that). */
98 static void __attribute__((noreturn)) pth_sched_entry(void)
99 {
100         uint32_t vcoreid = vcore_id();
101         if (current_uthread) {
102                 /* Prep the pthread to run any pending posix signal handlers
103                  * registered via pthread_kill once it is restored. */
104                 uthread_prep_pending_signals(current_uthread);
105                 /* Run the thread itself */
106                 run_current_uthread();
107                 assert(0);
108         }
109         /* no one currently running, so lets get someone from the ready queue */
110         struct pthread_tcb *new_thread = NULL;
111
112         /* Try to get a thread.  If we get one, we'll break out and run it.  If
113          * not, we'll try to yield.  vcore_yield() might return, if we lost a
114          * race and had a new event come in, one that may make us able to get a
115          * new_thread */
116         do {
117                 handle_events(vcoreid);
118                 __check_preempt_pending(vcoreid);
119                 mcs_pdr_lock(&queue_lock);
120                 TAILQ_FOREACH(new_thread, &ready_queue, tq_next) {
121                         if (new_thread->fork_generation < fork_generation)
122                                 continue;
123                         break;
124                 }
125                 if (new_thread) {
126                         TAILQ_REMOVE(&ready_queue, new_thread, tq_next);
127                         assert(new_thread->state == PTH_RUNNABLE);
128                         new_thread->state = PTH_RUNNING;
129                         TAILQ_INSERT_TAIL(&active_queue, new_thread, tq_next);
130                         threads_active++;
131                         threads_ready--;
132                         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
133                         /* If you see what looks like the same uthread running
134                          * in multiple places, your list might be jacked up.
135                          * Turn this on. */
136                         printd("[P] got uthread %08p on vc %d state %08p flags %08p\n",
137                                new_thread, vcoreid,
138                                ((struct uthread*)new_thread)->state,
139                                ((struct uthread*)new_thread)->flags);
140                         break;
141                 }
142                 mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
143                 /* no new thread, try to yield */
144                 printd("[P] No threads, vcore %d is yielding\n", vcore_id());
145                 /* TODO: you can imagine having something smarter here, like
146                  * spin for a bit before yielding. */
147                 vcore_yield(FALSE);
148         } while (1);
149         /* Prep the pthread to run any pending posix signal handlers registered
150          * via pthread_kill once it is restored. */
151         uthread_prep_pending_signals((struct uthread*)new_thread);
152         /* Run the thread itself */
153         run_uthread((struct uthread*)new_thread);
154         assert(0);
155 }
156
157 /* Could move this, along with start_routine and arg, into the 2LSs */
158 static void __pthread_run(void)
159 {
160         struct pthread_tcb *me = pthread_self();
161         pthread_exit_no_cleanup(me->start_routine(me->arg));
162 }
163
164 /* GIANT WARNING: if you make any changes to this, also change the broadcast
165  * wakeups (cond var, barrier, etc) */
166 static void pth_thread_runnable(struct uthread *uthread)
167 {
168         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
169
170         /* At this point, the 2LS can see why the thread blocked and was woken
171          * up in the first place (coupling these things together).  On the yield
172          * path, the 2LS was involved and was able to set the state.  Now when
173          * we get the thread back, we can take a look. */
174         printd("pthread %08p runnable, state was %d\n", pthread,
175                pthread->state);
176         switch (pthread->state) {
177         case (PTH_CREATED):
178         case (PTH_BLK_YIELDING):
179         case (PTH_BLK_SYSC):
180         case (PTH_BLK_PAUSED):
181         case (PTH_BLK_MUTEX):
182         case (PTH_BLK_MISC):
183                 /* can do whatever for each of these cases */
184                 break;
185         default:
186                 panic("Odd state %d for pthread %08p\n", pthread->state,
187                       pthread);
188         }
189         pthread->state = PTH_RUNNABLE;
190         /* Insert the newly created thread into the ready queue of threads.  It
191          * will be removed from this queue later when vcore_entry() comes up */
192         mcs_pdr_lock(&queue_lock);
193         /* Again, GIANT WARNING: if you change this, change batch wakeup code */
194         TAILQ_INSERT_TAIL(&ready_queue, pthread, tq_next);
195         threads_ready++;
196         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
197         /* Smarter schedulers should look at the num_vcores() and how much work
198          * is going on to make a decision about how many vcores to request. */
199         vcore_request_more(threads_ready);
200 }
201
202 /* For some reason not under its control, the uthread stopped running (compared
203  * to yield, which was caused by uthread/2LS code).
204  *
205  * The main case for this is if the vcore was preempted or if the vcore it was
206  * running on needed to stop.  You are given a uthread that looks like it took a
207  * notif, and had its context/silly state copied out to the uthread struct.
208  * (copyout_uthread).  Note that this will be called in the context (TLS) of the
209  * vcore that is losing the uthread.  If that vcore is running, it'll be in a
210  * preempt-event handling loop (not in your 2LS code).  If this is a big
211  * problem, I'll change it. */
212 static void pth_thread_paused(struct uthread *uthread)
213 {
214         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
215
216         __pthread_generic_yield(pthread);
217         /* communicate to pth_thread_runnable */
218         pthread->state = PTH_BLK_PAUSED;
219         /* At this point, you could do something clever, like put it at the
220          * front of the runqueue, see if it was holding a lock, do some
221          * accounting, or whatever. */
222         pth_thread_runnable(uthread);
223 }
224
225 /* Restarts a uthread hanging off a syscall.  For the simple pthread case, we
226  * just make it runnable and let the main scheduler code handle it. */
227 static void restart_thread(struct syscall *sysc)
228 {
229         struct uthread *ut_restartee = (struct uthread*)sysc->u_data;
230         /* uthread stuff here: */
231         assert(ut_restartee);
232         assert(((struct pthread_tcb*)ut_restartee)->state == PTH_BLK_SYSC);
233         assert(ut_restartee->sysc == sysc);     /* set in uthread.c */
234         ut_restartee->sysc = 0; /* so we don't 'reblock' on this later */
235         pth_thread_runnable(ut_restartee);
236 }
237
238 /* This handler is usually run in vcore context, though I can imagine it being
239  * called by a uthread in some other threading library. */
240 static void pth_handle_syscall(struct event_msg *ev_msg, unsigned int ev_type,
241                                void *data)
242 {
243         struct syscall *sysc;
244         assert(in_vcore_context());
245         /* if we just got a bit (not a msg), it should be because the process is
246          * still an SCP and hasn't started using the MCP ev_q yet (using the
247          * simple ev_q and glibc's blockon) or because the bit is still set from
248          * an old ev_q (blocking syscalls from before we could enter vcore ctx).
249          * Either way, just return.  Note that if you screwed up the pth ev_q
250          * and made it NO_MSG, you'll never notice (we used to assert(ev_msg)).
251          * */
252         if (!ev_msg)
253                 return;
254         /* It's a bug if we don't have a msg (we're handling a syscall
255          * bit-event) */
256         assert(ev_msg);
257         /* Get the sysc from the message and just restart it */
258         sysc = ev_msg->ev_arg3;
259         assert(sysc);
260         restart_thread(sysc);
261 }
262
263 /* This will be called from vcore context, after the current thread has yielded
264  * and is trying to block on sysc.  Need to put it somewhere were we can wake it
265  * up when the sysc is done.  For now, we'll have the kernel send us an event
266  * when the syscall is done. */
267 static void pth_thread_blockon_sysc(struct uthread *uthread, void *syscall)
268 {
269         struct syscall *sysc = (struct syscall*)syscall;
270         int old_flags;
271         uint32_t vcoreid = vcore_id();
272         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
273
274         __pthread_generic_yield(pthread);
275         pthread->state = PTH_BLK_SYSC;
276         /* Set things up so we can wake this thread up later */
277         sysc->u_data = uthread;
278         /* Register our vcore's syscall ev_q to hear about this syscall. */
279         if (!register_evq(sysc, sysc_mgmt[vcoreid].ev_q)) {
280                 /* Lost the race with the call being done.  The kernel won't
281                  * send the event.  Just restart him. */
282                 restart_thread(sysc);
283         }
284         /* GIANT WARNING: do not touch the thread after this point. */
285 }
286
287 static void pth_thread_has_blocked(struct uthread *uthread, int flags)
288 {
289         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
290
291         __pthread_generic_yield(pthread);
292         /* Whatever we do here, we are mostly communicating to our future selves
293          * in pth_thread_runnable(), which gets called by whoever triggered this
294          * callback */
295         switch (flags) {
296         case UTH_EXT_BLK_YIELD:
297                 pthread->state = PTH_BLK_YIELDING;
298                 break;
299         case UTH_EXT_BLK_MUTEX:
300                 pthread->state = PTH_BLK_MUTEX;
301                 break;
302         default:
303                 pthread->state = PTH_BLK_MISC;
304         };
305 }
306
307 static void __signal_and_restart(struct uthread *uthread,
308                                  int signo, int code, void *addr)
309 {
310         uthread_prep_signal_from_fault(uthread, signo, code, addr);
311         pth_thread_runnable(uthread);
312 }
313
314 static void handle_div_by_zero(struct uthread *uthread, unsigned int err,
315                                unsigned long aux)
316 {
317         __signal_and_restart(uthread, SIGFPE, FPE_INTDIV, (void*)aux);
318 }
319
320 // checks that usys in go passes its arguments correctly
321 // it only automatically checks with 7 arguments, print is for the rest
322 int go_usys_tester(uint64_t a, uint64_t b, uint64_t c, uint64_t d, uint64_t e,
323                    uint64_t f, uint64_t g, uint64_t h, uint64_t i, uint64_t j,
324                    uint64_t k, uint64_t l)
325 {
326         printf("a = %lu, b = %lu, c = %lu, d = %lu, e = %lu, f = %lu, g = %lu, h = %lu, i = %lu, j = %lu, k = %lu, l = %lu\n",
327                 a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l);
328         uint64_t ret_val = 0;
329
330         ret_val |= a;
331         ret_val |= (b << 8);
332         ret_val |= (c << 16);
333         ret_val |= (d << 24);
334         ret_val |= (e << 32);
335         ret_val |= (f << 40);
336         ret_val |= (g << 48);
337         return ret_val;
338 }
339
340 struct alarm_waiter *abort_syscall_at_abs_unix(uint64_t deadline)
341 {
342         // note the malloc of waiter instead of it going on the stack
343         struct alarm_waiter *waiter = malloc(sizeof(struct alarm_waiter));
344
345         init_awaiter(waiter, alarm_abort_sysc);
346         waiter->data = current_uthread;
347         set_awaiter_abs_unix(waiter, deadline);
348         set_alarm(waiter);
349         return waiter;
350 }
351
352 bool unset_alarm_with_free(struct alarm_waiter *waiter)
353 {
354         // we need to free the waiter we created in abort_syscall_at_abs_unix
355         bool ret = unset_alarm(waiter);
356
357         free(waiter);
358         return ret;
359 }
360
361 // ros_syscall_sync, but makes sure errors are zeros if there is no error
362 void go_syscall(struct syscall *sysc)
363 {
364         ros_syscall_sync(sysc);
365         if (!syscall_retval_is_error(sysc->num, sysc->retval)) {
366                 sysc->err = 0;
367                 sysc->errstr[0] = 0;
368         }
369 }
370
371 static void set_up_go_table(void **table)
372 {
373         table[0] = abort_syscall_at_abs_unix;
374         table[1] = unset_alarm_with_free;
375         table[2] = go_syscall;
376         table[3] = go_usys_tester;
377         table[4] = futex;
378         table[5] = serialize_argv_envp;
379         table[6] = free;
380         assert(table[7] == (void*) 0xDEADBEEF);
381 }
382
383 static void handle_gp_fault(struct uthread *uthread, unsigned int err,
384                             unsigned long aux)
385 {
386         //TODO this code is x86-64 only
387         uint64_t rax = uthread->u_ctx.tf.hw_tf.tf_rax;
388
389         // we fault with a known high 16 bits in go to set up a function pointer
390         // table, the address of the table is the low 48 bits
391         if (rax >> 48 == 0xDEAD) {
392                 set_up_go_table((void **)(0xFFFFFFFFFFFFUL & rax));
393                 // we jump over the call instruction which is 2 bytes
394                 uthread->u_ctx.tf.hw_tf.tf_rip += 2;
395                 pth_thread_runnable(uthread);
396                 return;
397         }
398         __signal_and_restart(uthread, SIGSEGV, SEGV_ACCERR, (void*)aux);
399 }
400
401 static void handle_page_fault(struct uthread *uthread, unsigned int err,
402                               unsigned long aux)
403 {
404         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
405         if (!(err & PF_VMR_BACKED)) {
406                 __signal_and_restart(uthread, SIGSEGV, SEGV_MAPERR, (void*)aux);
407         } else {
408                 syscall_async(&uthread->local_sysc, SYS_populate_va, aux, 1);
409                 __block_uthread_on_async_sysc(uthread);
410         }
411 }
412
413 static void pth_thread_refl_hw_fault(struct uthread *uthread,
414                                      unsigned int trap_nr,
415                                      unsigned int err, unsigned long aux)
416 {
417         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
418
419         __pthread_generic_yield(pthread);
420         pthread->state = PTH_BLK_SYSC;
421
422         switch (trap_nr) {
423         case HW_TRAP_DIV_ZERO:
424                 handle_div_by_zero(uthread, err, aux);
425                 break;
426         case HW_TRAP_GP_FAULT:
427                 handle_gp_fault(uthread, err, aux);
428                 break;
429         case HW_TRAP_PAGE_FAULT:
430                 handle_page_fault(uthread, err, aux);
431                 break;
432         default:
433                 printf("Pthread has unhandled fault: %d, err: %d, aux: %p\n",
434                        trap_nr, err, aux);
435                 /* Note that uthread.c already copied out our ctx into the uth
436                  * struct */
437                 print_user_context(&uthread->u_ctx);
438                 printf("Turn on printx to spew unhandled, malignant trap info\n");
439                 exit(-1);
440         }
441 }
442
443 static void pth_thread_refl_fault(struct uthread *uth,
444                                   struct user_context *ctx)
445 {
446         switch (ctx->type) {
447         case ROS_HW_CTX:
448                 pth_thread_refl_hw_fault(uth, __arch_refl_get_nr(ctx),
449                                          __arch_refl_get_err(ctx),
450                                          __arch_refl_get_aux(ctx));
451                 break;
452         default:
453                 assert(0);
454         }
455 }
456
457 static void pth_thread_exited(struct uthread *uth)
458 {
459         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uth;
460
461         __pthread_generic_yield(pthread);
462         /* Catch some bugs */
463         pthread->state = PTH_EXITING;
464         /* Destroy the pthread */
465         uthread_cleanup(uth);
466         /* Cleanup, mirroring pthread_create() */
467         __pthread_free_stack(pthread);
468         /* If we were the last pthread, we exit for the whole process.  Keep in
469          * mind that thread0 is counted in this, so this will only happen if
470          * that thread calls pthread_exit(). */
471         if ((atomic_fetch_and_add(&threads_total, -1) == 1))
472                 exit(0);
473 }
474
475 /* Careful, if someone used the pthread_need_tls() hack to turn off TLS, it will
476  * also be turned off for these threads. */
477 static struct uthread *pth_thread_create(void *(*func)(void *), void *arg)
478 {
479         struct pthread_tcb *pth;
480         int ret;
481
482         ret = pthread_create(&pth, NULL, func, arg);
483         return ret == 0 ? (struct uthread*)pth : NULL;
484 }
485
486 /* Careful, that fake_uctx takes up a lot of stack space.  We could call
487  * pthread_kill too.  Note the VMM 2LS has similar code. */
488 static void pth_got_posix_signal(int sig_nr, struct siginfo *info)
489 {
490         struct user_context fake_uctx;
491
492         /* If we happen to have a current uthread, we can use that - perhaps
493          * that's what the user wants.  If not, we'll build a fake one
494          * representing our current call stack. */
495         if (current_uthread) {
496                 trigger_posix_signal(sig_nr, info, get_cur_uth_ctx());
497         } else {
498                 init_user_ctx(&fake_uctx, (uintptr_t)pth_got_posix_signal,
499                               get_stack_pointer());
500                 trigger_posix_signal(sig_nr, info, &fake_uctx);
501         }
502 }
503
504 static void pth_thread_bulk_runnable(uth_sync_t *wakees)
505 {
506         struct uthread *uth_i;
507         struct pthread_tcb *pth_i;
508
509         /* Amortize the lock grabbing over all restartees */
510         mcs_pdr_lock(&queue_lock);
511         while ((uth_i = __uth_sync_get_next(wakees))) {
512                 pth_i = (struct pthread_tcb*)uth_i;
513                 pth_i->state = PTH_RUNNABLE;
514                 TAILQ_INSERT_TAIL(&ready_queue, pth_i, tq_next);
515                 threads_ready++;
516         }
517         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
518         vcore_request_more(threads_ready);
519 }
520
521 /* Akaros pthread extensions / hacks */
522
523 /* Careful using this - glibc and gcc are likely to use TLS without you knowing
524  * it. */
525 void pthread_need_tls(bool need)
526 {
527         need_tls = need;
528 }
529
530 /* Pthread interface stuff and helpers */
531
532 int pthread_attr_init(pthread_attr_t *a)
533 {
534         a->stackaddr = 0;
535         a->stacksize = PTHREAD_STACK_SIZE;
536         a->detachstate = PTHREAD_CREATE_JOINABLE;
537         /* priority and policy should be set by anyone changing inherit. */
538         a->sched_priority = 0;
539         a->sched_policy = 0;
540         a->sched_inherit = PTHREAD_INHERIT_SCHED;
541         return 0;
542 }
543
544 int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *a)
545 {
546         return 0;
547 }
548
549 static void __pthread_free_stack(struct pthread_tcb *pt)
550 {
551         int ret = munmap(pt->stacktop - pt->stacksize, pt->stacksize);
552         assert(!ret);
553 }
554
555 static int __pthread_allocate_stack(struct pthread_tcb *pt)
556 {
557         int force_a_page_fault;
558         assert(pt->stacksize);
559         void* stackbot = mmap(0, pt->stacksize,
560                               PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC,
561                               MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE, -1, 0);
562         if (stackbot == MAP_FAILED)
563                 return -1; // errno set by mmap
564         pt->stacktop = stackbot + pt->stacksize;
565         /* Want the top of the stack populated, but not the rest of the stack;
566          * that'll grow on demand (up to pt->stacksize) */
567         force_a_page_fault = ACCESS_ONCE(*(int*)(pt->stacktop - sizeof(int)));
568         return 0;
569 }
570
571 // Warning, this will reuse numbers eventually
572 static int get_next_pid(void)
573 {
574         static uint32_t next_pid = 0;
575         return next_pid++;
576 }
577
578 int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize)
579 {
580         attr->stacksize = stacksize;
581         return 0;
582 }
583
584 int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize)
585 {
586         *stacksize = attr->stacksize;
587         return 0;
588 }
589
590 int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t guardsize)
591 {
592         attr->guardsize = guardsize;
593         return 0;
594 }
595
596 int pthread_attr_getguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t *guardsize)
597 {
598         *guardsize = attr->guardsize;
599         return 0;
600 }
601
602 int pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *__restrict __attr,
603                           void **__stackaddr, size_t *__stacksize)
604 {
605         *__stackaddr = __attr->stackaddr;
606         *__stacksize = __attr->stacksize;
607         return 0;
608 }
609
610 int pthread_getattr_np(pthread_t __th, pthread_attr_t *__attr)
611 {
612         struct uthread *uth = (struct uthread*)__th;
613
614         __attr->stackaddr = __th->stacktop - __th->stacksize;
615         __attr->stacksize = __th->stacksize;
616         if (atomic_read(&uth->join_ctl.state) == UTH_JOIN_DETACHED)
617                 __attr->detachstate = PTHREAD_CREATE_DETACHED;
618         else
619                 __attr->detachstate = PTHREAD_CREATE_JOINABLE;
620         return 0;
621 }
622
623 /* All multi-threading is suspended during a fork.  Thread0 will continue to
624  * run, which could come up if SYS_fork blocks or we get interrupted.  Parents
625  * will continue threading after the fork, like normal.  Old threads in the
626  * child will never run again.  New threads in the child will run. */
627 static void pth_pre_fork(void)
628 {
629         struct pthread_tcb *pth_0 = (struct pthread_tcb*)current_uthread;
630
631         if (!uthread_is_thread0(current_uthread))
632                 panic("Tried to fork from a non-thread0 thread!");
633         if (in_multi_mode())
634                 panic("Tried to fork from an MCP!");
635         pth_0->fork_generation = fork_generation + 1;
636         /* in case we get interrupted after incrementing the global gen */
637         cmb();
638         /* We're single-core and thread0 here, so we can modify fork_generation
639          */
640         fork_generation++;
641         /* At this point, whether we come back as the child or the parent, no
642          * old thread (from the previous generation) will run. */
643 }
644
645 static void pth_post_fork(pid_t ret)
646 {
647         struct pthread_tcb *pth_0 = (struct pthread_tcb*)current_uthread;
648
649         if (ret) {
650                 fork_generation--;
651                 pth_0->fork_generation = fork_generation;
652         }
653 }
654
655 /* Do whatever init you want.  At some point call uthread_2ls_init() and pass it
656  * a uthread representing thread0 (int main()) */
657 void pth_sched_init(void)
658 {
659         uintptr_t mmap_block;
660         struct pthread_tcb *t;
661         int ret;
662
663         mcs_pdr_init(&queue_lock);
664         fork_generation = INIT_FORK_GENERATION;
665         /* Create a pthread_tcb for the main thread */
666         ret = posix_memalign((void**)&t, __alignof__(struct pthread_tcb),
667                              sizeof(struct pthread_tcb));
668         assert(!ret);
669         /* aggressively 0 for bugs */
670         memset(t, 0, sizeof(struct pthread_tcb));
671         t->id = get_next_pid();
672         t->fork_generation = fork_generation;
673         t->stacksize = USTACK_NUM_PAGES * PGSIZE;
674         t->stacktop = (void*)USTACKTOP;
675         t->state = PTH_RUNNING;
676         /* implies that sigmasks are longs, which they are. */
677         assert(t->id == 0);
678         SLIST_INIT(&t->cr_stack);
679         /* Put the new pthread (thread0) on the active queue */
680         mcs_pdr_lock(&queue_lock);
681         threads_active++;
682         TAILQ_INSERT_TAIL(&active_queue, t, tq_next);
683         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
684         /* Tell the kernel where and how we want to receive events.  This is
685          * just an example of what to do to have a notification turned on.
686          * We're turning on USER_IPIs, posting events to vcore 0's vcpd, and
687          * telling the kernel to send to vcore 0.  Note sys_self_notify will
688          * ignore the vcoreid and private preference.  Also note that
689          * enable_kevent() is just an example, and you probably want to use
690          * parts of event.c to do what you want. */
691         enable_kevent(EV_USER_IPI, 0, EVENT_IPI | EVENT_VCORE_PRIVATE);
692         /* Set up the per-vcore structs to track outstanding syscalls */
693         sysc_mgmt = malloc(sizeof(struct sysc_mgmt) * max_vcores());
694         assert(sysc_mgmt);
695 #if 1   /* Independent ev_mboxes per vcore */
696         /* Get a block of pages for our per-vcore (but non-VCPD) ev_qs */
697         mmap_block = (uintptr_t)mmap(0, PGSIZE * 2 * max_vcores(),
698                                      PROT_WRITE | PROT_READ,
699                                      MAP_POPULATE | MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE,
700                                      -1, 0);
701         assert(mmap_block);
702         /* Could be smarter and do this on demand (in case we don't actually
703          * want max_vcores()). */
704         for (int i = 0; i < max_vcores(); i++) {
705                 /* Each vcore needs to point to a non-VCPD ev_q */
706                 sysc_mgmt[i].ev_q = get_eventq_raw();
707                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_flags = EVENT_IPI | EVENT_INDIR |
708                                               EVENT_SPAM_INDIR | EVENT_WAKEUP;
709                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_vcore = i;
710                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_mbox->type = EV_MBOX_UCQ;
711                 ucq_init_raw(&sysc_mgmt[i].ev_q->ev_mbox->ucq,
712                              mmap_block + (2 * i    ) * PGSIZE, 
713                              mmap_block + (2 * i + 1) * PGSIZE); 
714         }
715         /* Technically, we should munmap and free what we've alloc'd, but the
716          * kernel will clean it up for us when we exit. */
717 #endif 
718 #if 0   /* One global ev_mbox, separate ev_q per vcore */
719         struct event_mbox *sysc_mbox = malloc(sizeof(struct event_mbox));
720         uintptr_t two_pages = (uintptr_t)mmap(0, PGSIZE * 2, PROT_WRITE |
721                                               PROT_READ, MAP_POPULATE |
722                                               MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE, -1,
723                                               0);
724         printd("Global ucq: %08p\n", &sysc_mbox->ev_msgs);
725         assert(sysc_mbox);
726         assert(two_pages);
727         memset(sysc_mbox, 0, sizeof(struct event_mbox));
728         sysc_mbox->type = EV_MBOX_UCQ;
729         ucq_init_raw(&sysc_mbox->ucq, two_pages, two_pages + PGSIZE);
730         for (int i = 0; i < max_vcores(); i++) {
731                 sysc_mgmt[i].ev_q = get_eventq_slim();
732                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_flags = EVENT_IPI | EVENT_INDIR |
733                                               EVENT_SPAM_INDIR | EVENT_WAKEUP;
734                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_vcore = i;
735                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_mbox = sysc_mbox;
736         }
737 #endif
738         uthread_2ls_init((struct uthread*)t, pth_handle_syscall, NULL);
739         atomic_init(&threads_total, 1);                 /* one for thread0 */
740         pre_fork_2ls = pth_pre_fork;
741         post_fork_2ls = pth_post_fork;
742 }
743
744 /* Make sure our scheduler runs inside an MCP rather than an SCP. */
745 void pthread_mcp_init()
746 {
747         /* Prevent this from happening more than once. */
748         parlib_init_once_racy(return);
749
750         uthread_mcp_init();
751         /* From here forward we are an MCP running on vcore 0. Could consider
752          * doing other pthread specific initialization based on knowing we are
753          * an mcp after this point. */
754 }
755
756 int __pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
757                      void *(*start_routine)(void *), void *arg)
758 {
759         struct uth_thread_attr uth_attr = {0};
760         struct pthread_tcb *parent;
761         struct pthread_tcb *pthread;
762         int ret;
763
764         /* For now, unconditionally become an mcp when creating a pthread (if
765          * not one already). This may change in the future once we support 2LSs
766          * in an SCP. */
767         pthread_mcp_init();
768
769         parent = (struct pthread_tcb*)current_uthread;
770         ret = posix_memalign((void**)&pthread, __alignof__(struct pthread_tcb),
771                              sizeof(struct pthread_tcb));
772         assert(!ret);
773         /* aggressively 0 for bugs*/
774         memset(pthread, 0, sizeof(struct pthread_tcb));
775         pthread->stacksize = PTHREAD_STACK_SIZE;        /* default */
776         pthread->state = PTH_CREATED;
777         pthread->id = get_next_pid();
778         pthread->fork_generation = fork_generation;
779         SLIST_INIT(&pthread->cr_stack);
780         /* Respect the attributes */
781         if (attr) {
782                 if (attr->stacksize)    /* don't set a 0 stacksize */
783                         pthread->stacksize = attr->stacksize;
784                 if (attr->detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)
785                         uth_attr.detached = TRUE;
786         }
787         /* allocate a stack */
788         if (__pthread_allocate_stack(pthread))
789                 printf("We're fucked\n");
790         /* Set the u_tf to start up in __pthread_run, which will call the real
791          * start_routine and pass it the arg.  Note those aren't set until later
792          * in pthread_create(). */
793         init_user_ctx(&pthread->uthread.u_ctx, (uintptr_t)&__pthread_run,
794                       (uintptr_t)(pthread->stacktop));
795         pthread->start_routine = start_routine;
796         pthread->arg = arg;
797         /* Initialize the uthread */
798         if (need_tls)
799                 uth_attr.want_tls = TRUE;
800         uthread_init((struct uthread*)pthread, &uth_attr);
801         *thread = pthread;
802         atomic_inc(&threads_total);
803         return 0;
804 }
805
806 int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
807                    void *(*start_routine)(void *), void *arg)
808 {
809         if (!__pthread_create(thread, attr, start_routine, arg))
810                 pth_thread_runnable((struct uthread*)*thread);
811         return 0;
812 }
813
814 /* Helper that all pthread-controlled yield paths call.  Just does some
815  * accounting.  This is another example of how the much-loathed (and loved)
816  * active queue is keeping us honest.  Need to export for sem and friends. */
817 void __pthread_generic_yield(struct pthread_tcb *pthread)
818 {
819         mcs_pdr_lock(&queue_lock);
820         threads_active--;
821         TAILQ_REMOVE(&active_queue, pthread, tq_next);
822         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
823 }
824
825 int pthread_join(struct pthread_tcb *join_target, void **retval)
826 {
827         uthread_join((struct uthread*)join_target, retval);
828         return 0;
829 }
830
831 static inline void pthread_exit_no_cleanup(void *ret)
832 {
833         struct pthread_tcb *pthread = pthread_self();
834
835         while (SLIST_FIRST(&pthread->cr_stack))
836                 pthread_cleanup_pop(FALSE);
837         destroy_dtls();
838         uth_2ls_thread_exit(ret);
839 }
840
841 void pthread_exit(void *ret)
842 {
843         struct pthread_tcb *pthread = pthread_self();
844         while (SLIST_FIRST(&pthread->cr_stack))
845                 pthread_cleanup_pop(TRUE);
846         pthread_exit_no_cleanup(ret);
847 }
848
849 /* Cooperative yielding of the processor, to allow other threads to run */
850 int pthread_yield(void)
851 {
852         uthread_sched_yield();
853         return 0;
854 }
855
856 int pthread_cancel(pthread_t __th)
857 {
858         fprintf(stderr, "Unsupported %s!", __FUNCTION__);
859         abort();
860         return -1;
861 }
862
863 void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg)
864 {
865         struct pthread_tcb *p = pthread_self();
866         struct pthread_cleanup_routine *r = malloc(sizeof(*r));
867
868         r->routine = routine;
869         r->arg = arg;
870         SLIST_INSERT_HEAD(&p->cr_stack, r, cr_next);
871 }
872
873 void pthread_cleanup_pop(int execute)
874 {
875         struct pthread_tcb *p = pthread_self();
876         struct pthread_cleanup_routine *r = SLIST_FIRST(&p->cr_stack);
877
878         if (r) {
879                 SLIST_REMOVE_HEAD(&p->cr_stack, cr_next);
880                 if (execute)
881                         r->routine(r->arg);
882                 free(r);
883         }
884 }
885
886 int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *attr)
887 {
888         attr->type = PTHREAD_MUTEX_DEFAULT;
889         return 0;
890 }
891
892 int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *attr)
893 {
894         return 0;
895 }
896
897 int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *__attr, int __detachstate)
898 {
899         __attr->detachstate = __detachstate;
900         return 0;
901 }
902
903 int pthread_mutexattr_gettype(const pthread_mutexattr_t *attr, int *type)
904 {
905         *type = attr ? attr->type : PTHREAD_MUTEX_DEFAULT;
906         return 0;
907 }
908
909 static bool __pthread_mutex_type_ok(int type)
910 {
911         switch (type) {
912         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
913         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
914                 return TRUE;
915         }
916         return FALSE;
917 }
918
919 int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr, int type)
920 {
921         if (!__pthread_mutex_type_ok(type))
922                 return EINVAL;
923         attr->type = type;
924         return 0;
925 }
926
927 int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *m, const pthread_mutexattr_t *attr)
928 {
929         if (attr) {
930                 if (!__pthread_mutex_type_ok(attr->type))
931                         return EINVAL;
932                 m->type = attr->type;
933         } else {
934                 m->type = PTHREAD_MUTEX_NORMAL;
935         }
936         switch (m->type) {
937         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
938                 uth_mutex_init(&m->mtx);
939                 break;
940         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
941                 uth_recurse_mutex_init(&m->r_mtx);
942                 break;
943         }
944         return 0;
945 }
946
947 int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *m)
948 {
949         switch (m->type) {
950         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
951                 uth_mutex_lock(&m->mtx);
952                 break;
953         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
954                 uth_recurse_mutex_lock(&m->r_mtx);
955                 break;
956         default:
957                 panic("Bad pth mutex type %d!", m->type);
958         }
959         return 0;
960 }
961
962 int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *m)
963 {
964         bool got_it;
965
966         switch (m->type) {
967         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
968                 got_it = uth_mutex_trylock(&m->mtx);
969                 break;
970         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
971                 got_it = uth_recurse_mutex_trylock(&m->r_mtx);
972                 break;
973         default:
974                 panic("Bad pth mutex type %d!", m->type);
975         }
976         return got_it ? 0 : EBUSY;
977 }
978
979 int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *m)
980 {
981         switch (m->type) {
982         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
983                 uth_mutex_unlock(&m->mtx);
984                 break;
985         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
986                 uth_recurse_mutex_unlock(&m->r_mtx);
987                 break;
988         default:
989                 panic("Bad pth mutex type %d!", m->type);
990         }
991         return 0;
992 }
993
994 int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *m)
995 {
996         switch (m->type) {
997         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
998                 uth_mutex_destroy(&m->mtx);
999                 break;
1000         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
1001                 uth_recurse_mutex_destroy(&m->r_mtx);
1002                 break;
1003         default:
1004                 panic("Bad pth mutex type %d!", m->type);
1005         }
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 int pthread_mutex_timedlock(pthread_mutex_t *m, const struct timespec *abstime)
1010 {
1011         bool got_it;
1012
1013         switch (m->type) {
1014         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
1015                 got_it = uth_mutex_timed_lock(&m->mtx, abstime);
1016                 break;
1017         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
1018                 got_it = uth_recurse_mutex_timed_lock(&m->r_mtx, abstime);
1019                 break;
1020         default:
1021                 panic("Bad pth mutex type %d!", m->type);
1022         }
1023         return got_it ? 0 : ETIMEDOUT;
1024 }
1025
1026 int pthread_cond_init(pthread_cond_t *c, const pthread_condattr_t *a)
1027 {
1028         if (a) {
1029                 if (a->pshared != PTHREAD_PROCESS_PRIVATE)
1030                         fprintf(stderr,
1031                                 "pthreads only supports private condvars");
1032                 /* We also ignore clock_id */
1033         }
1034         uth_cond_var_init(c);
1035         return 0;
1036 }
1037
1038 int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *c)
1039 {
1040         uth_cond_var_destroy(c);
1041         return 0;
1042 }
1043
1044 int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *c)
1045 {
1046         uth_cond_var_broadcast(c);
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 /* spec says this needs to work regardless of whether or not it holds the mutex
1051  * already. */
1052 int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *c)
1053 {
1054         uth_cond_var_signal(c);
1055         return 0;
1056 }
1057
1058 int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *c, pthread_mutex_t *m)
1059 {
1060         switch (m->type) {
1061         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
1062                 uth_cond_var_wait(c, &m->mtx);
1063                 break;
1064         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
1065                 uth_cond_var_wait_recurse(c, &m->r_mtx);
1066                 break;
1067         default:
1068                 panic("Bad pth mutex type %d!", m->type);
1069         }
1070         return 0;
1071 }
1072
1073 int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *c, pthread_mutex_t *m,
1074                            const struct timespec *abstime)
1075 {
1076         bool got_it;
1077
1078         switch (m->type) {
1079         case PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
1080                 got_it = uth_cond_var_timed_wait(c, &m->mtx, abstime);
1081                 break;
1082         case PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
1083                 got_it = uth_cond_var_timed_wait_recurse(c, &m->r_mtx, abstime);
1084                 break;
1085         default:
1086                 panic("Bad pth mutex type %d!", m->type);
1087         }
1088         return got_it ? 0 : ETIMEDOUT;
1089 }
1090
1091 int pthread_condattr_init(pthread_condattr_t *a)
1092 {
1093         a->pshared = PTHREAD_PROCESS_PRIVATE;
1094         a->clock = 0;
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 int pthread_condattr_destroy(pthread_condattr_t *a)
1099 {
1100         return 0;
1101 }
1102
1103 int pthread_condattr_getpshared(pthread_condattr_t *a, int *s)
1104 {
1105         *s = a->pshared;
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 int pthread_condattr_setpshared(pthread_condattr_t *a, int s)
1110 {
1111         a->pshared = s;
1112         if (s == PTHREAD_PROCESS_SHARED) {
1113                 printf("Warning: we don't do shared pthread condvars btw diff MCPs\n");
1114                 return -1;
1115         }
1116         return 0;
1117 }
1118
1119 int pthread_condattr_getclock(const pthread_condattr_t *attr,
1120                               clockid_t *clock_id)
1121 {
1122         *clock_id = attr->clock;
1123         return 0;
1124 }
1125
1126 int pthread_condattr_setclock(pthread_condattr_t *attr, clockid_t clock_id)
1127 {
1128         printf("Warning: we don't do pthread condvar clock stuff\n");
1129         attr->clock = clock_id;
1130         return 0;
1131 }
1132
1133 int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *rwl, const pthread_rwlockattr_t *a)
1134 {
1135         uth_rwlock_init(rwl);
1136         return 0;
1137 }
1138
1139 int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwl)
1140 {
1141         uth_rwlock_destroy(rwl);
1142         return 0;
1143 }
1144
1145 int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwl)
1146 {
1147         uth_rwlock_rdlock(rwl);
1148         return 0;
1149 }
1150
1151 int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwl)
1152 {
1153         return uth_rwlock_try_rdlock(rwl) ? 0 : EBUSY;
1154 }
1155
1156 int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwl)
1157 {
1158         uth_rwlock_wrlock(rwl);
1159         return 0;
1160 }
1161
1162 int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwl)
1163 {
1164         return uth_rwlock_try_wrlock(rwl) ? 0 : EBUSY;
1165 }
1166
1167 int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwl)
1168 {
1169         uth_rwlock_unlock(rwl);
1170         return 0;
1171 }
1172
1173 pthread_t pthread_self(void)
1174 {
1175         return (struct pthread_tcb*)uthread_self();
1176 }
1177
1178 int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2)
1179 {
1180         return t1 == t2;
1181 }
1182
1183 int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine)(void))
1184 {
1185         /* pthread_once's init routine doesn't take an argument, like parlibs.
1186          * This means the func will be run with an argument passed to it, but
1187          * it'll be ignored. */
1188         parlib_run_once(once_control, (void (*)(void *))init_routine, NULL);
1189         /* The return for pthread_once isn't an error from the function, it's
1190          * just an overall error.  Note pthread's init_routine() has no return
1191          * value. */
1192         return 0;
1193 }
1194
1195 int pthread_barrier_init(pthread_barrier_t *b,
1196                          const pthread_barrierattr_t *a, int count)
1197 {
1198         b->total_threads = count;
1199         b->sense = 0;
1200         atomic_set(&b->count, count);
1201         spin_pdr_init(&b->lock);
1202         __uth_sync_init(&b->waiters);
1203         b->nr_waiters = 0;
1204         return 0;
1205 }
1206
1207 struct barrier_junk {
1208         pthread_barrier_t               *b;
1209         int                             ls;
1210 };
1211
1212 /* Helper for spinning sync, returns TRUE if it is okay to keep spinning.
1213  *
1214  * Alternatives include:
1215  *      old_count <= num_vcores() (barrier code, pass in old_count as *state,
1216  *                                 but this only works if every awake pthread
1217  *                                 will belong to the barrier).
1218  *      just spin for a bit       (use *state to track spins)
1219  *      FALSE                     (always is safe)
1220  *      etc...
1221  * 'threads_ready' isn't too great since sometimes it'll be non-zero when it is
1222  * about to become 0.  We really want "I have no threads waiting to run that
1223  * aren't going to run on their on unless this core yields instead of spins". */
1224 /* TODO: consider making this a 2LS op */
1225 static inline bool safe_to_spin(unsigned int *state)
1226 {
1227         return (*state)++ % PTHREAD_BARRIER_SPINS;
1228 }
1229
1230 /* Callback/bottom half of barrier. */
1231 static void __pth_barrier_cb(struct uthread *uthread, void *junk)
1232 {
1233         pthread_barrier_t *b = ((struct barrier_junk*)junk)->b;
1234         int ls = ((struct barrier_junk*)junk)->ls;
1235
1236         uthread_has_blocked(uthread, UTH_EXT_BLK_MUTEX);
1237         /* TODO: if we used a trylock, we could bail as soon as we see sense */
1238         spin_pdr_lock(&b->lock);
1239         /* If sense is ls (our free value), we lost the race and shouldn't sleep
1240          */
1241         if (b->sense == ls) {
1242                 spin_pdr_unlock(&b->lock);
1243                 uthread_runnable(uthread);
1244                 return;
1245         }
1246         /* otherwise, we sleep */
1247         __uth_sync_enqueue(uthread, &b->waiters);
1248         b->nr_waiters++;
1249         spin_pdr_unlock(&b->lock);
1250 }
1251
1252 /* We assume that the same threads participating in the barrier this time will
1253  * also participate next time.  Imagine a thread stopped right after its fetch
1254  * and add - we know it is coming through eventually.  We finish and change the
1255  * sense, which should allow the delayed thread to eventually break through.
1256  * But if another n threads come in first, we'll set the sense back to the old
1257  * value, thereby catching the delayed thread til the next barrier. 
1258  *
1259  * A note on preemption: if any thread gets preempted and it is never dealt
1260  * with, eventually we deadlock, with all threads waiting on the last one to
1261  * enter (and any stragglers from one run will be the last in the next run).
1262  * One way or another, we need to handle preemptions.  The current 2LS requests
1263  * an IPI for a preempt, so we'll be fine.  Any other strategies will need to
1264  * consider how barriers work.  Any time we sleep, we'll be okay (since that
1265  * frees up our core to handle preemptions/run other threads. */
1266 int pthread_barrier_wait(pthread_barrier_t *b)
1267 {
1268         unsigned int spin_state = 0;
1269         /* when b->sense is the value we read, then we're free*/
1270         int ls = !b->sense;
1271         uth_sync_t restartees;
1272         struct uthread *uth_i;
1273         struct barrier_junk local_junk;
1274         
1275         long old_count = atomic_fetch_and_add(&b->count, -1);
1276
1277         if (old_count == 1) {
1278                 /* TODO: we might want to grab the lock right away, so a few
1279                  * short circuit faster? */
1280                 atomic_set(&b->count, b->total_threads);
1281                 /* we still need to maintain ordering btw count and sense, in
1282                  * case another thread doesn't sleep (if we wrote sense first,
1283                  * they could break out, race around, and muck with count before
1284                  * it is time) */
1285                 /* wmb(); handled by the spin lock */
1286                 spin_pdr_lock(&b->lock);
1287                 /* Sense is only protected in addition to decisions to sleep */
1288                 b->sense = ls;  /* set to free everyone */
1289                 /* All access to nr_waiters is protected by the lock */
1290                 if (!b->nr_waiters) {
1291                         spin_pdr_unlock(&b->lock);
1292                         return PTHREAD_BARRIER_SERIAL_THREAD;
1293                 }
1294                 __uth_sync_init(&restartees);
1295                 __uth_sync_swap(&restartees, &b->waiters);
1296                 b->nr_waiters = 0;
1297                 spin_pdr_unlock(&b->lock);
1298                 __uth_sync_wake_all(&restartees);
1299                 return PTHREAD_BARRIER_SERIAL_THREAD;
1300         } else {
1301                 /* Spin if there are no other threads to run.  No sense sleeping
1302                  */
1303                 do {
1304                         if (b->sense == ls)
1305                                 return 0;
1306                         cpu_relax();
1307                 } while (safe_to_spin(&spin_state));
1308
1309                 /* Try to sleep, when we wake/return, we're free to go */
1310                 local_junk.b = b;
1311                 local_junk.ls = ls;
1312                 uthread_yield(TRUE, __pth_barrier_cb, &local_junk);
1313                 // assert(b->sense == ls);
1314                 return 0;
1315         }
1316 }
1317
1318 int pthread_barrier_destroy(pthread_barrier_t *b)
1319 {
1320         assert(!b->nr_waiters);
1321         __uth_sync_destroy(&b->waiters);
1322         /* Free any locks (if we end up using an MCS) */
1323         return 0;
1324 }
1325
1326 int pthread_detach(pthread_t thread)
1327 {
1328         uthread_detach((struct uthread*)thread);
1329         return 0;
1330 }
1331
1332 int pthread_kill(pthread_t thread, int signo)
1333 {
1334         return uthread_signal(&thread->uthread, signo);
1335 }
1336
1337 int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset)
1338 {
1339         int ret = sigprocmask(how, set, oset);
1340
1341         /* Ensures any pending signals we just unmasked get processed. */
1342         if (set && ret == 0)
1343                 pthread_yield();
1344         return ret;
1345 }
1346
1347 int pthread_sigqueue(pthread_t *thread, int sig, const union sigval value)
1348 {
1349         printf("pthread_sigqueue is not yet implemented!");
1350         return -1;
1351 }
1352
1353 int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*))
1354 {
1355         *key = dtls_key_create(destructor);
1356         assert(key);
1357         return 0;
1358 }
1359
1360 int pthread_key_delete(pthread_key_t key)
1361 {
1362         dtls_key_delete(key);
1363         return 0;
1364 }
1365
1366 void *pthread_getspecific(pthread_key_t key)
1367 {
1368         return get_dtls(key);
1369 }
1370
1371 int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value)
1372 {
1373         set_dtls(key, (void*)value);
1374         return 0;
1375 }
1376
1377
1378 /* Scheduling Stuff.  Actually, these don't tell the 2LS anything - they just
1379  * pretend to muck with attrs and params, as expected by pthreads apps. */
1380
1381 int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *attr,
1382                                const struct sched_param *param)
1383 {
1384         /* The set of acceptable priorities are based on the scheduling policy.
1385          * We'll just accept any old number, since we might not know the policy
1386          * yet.  I didn't see anything in the man pages saying attr had to have
1387          * a policy set before setting priority. */
1388         attr->sched_priority = param->sched_priority;
1389         return 0;
1390 }
1391
1392 int pthread_attr_getschedparam(pthread_attr_t *attr,
1393                                struct sched_param *param)
1394 {
1395         param->sched_priority = attr->sched_priority;
1396         return 0;
1397 }
1398
1399 int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy)
1400 {
1401         attr->sched_policy = policy;
1402         return 0;
1403 }
1404
1405 int pthread_attr_getschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int *policy)
1406 {
1407         *policy = attr->sched_policy;
1408         return 0;
1409 }
1410
1411 /* We only support SCOPE_PROCESS, so we don't even use the attr. */
1412 int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int scope)
1413 {
1414         if (scope != PTHREAD_SCOPE_PROCESS)
1415                 return -ENOTSUP;
1416         return 0;
1417 }
1418
1419 int pthread_attr_getscope(pthread_attr_t *attr, int *scope)
1420 {
1421         *scope = PTHREAD_SCOPE_PROCESS;
1422         return 0;
1423 }
1424
1425 /* Inheritance refers to policy, priority, scope */
1426 int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr,
1427                                  int inheritsched)
1428 {
1429         switch (inheritsched) {
1430                 case PTHREAD_INHERIT_SCHED:
1431                 case PTHREAD_EXPLICIT_SCHED:
1432                         break;
1433                 default:
1434                         return -EINVAL;
1435         }
1436         attr->sched_inherit = inheritsched;
1437         return 0;
1438 }
1439
1440 int pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr,
1441                                  int *inheritsched)
1442 {
1443         *inheritsched = attr->sched_inherit;
1444         return 0;
1445 }
1446
1447 int pthread_setschedparam(pthread_t thread, int policy,
1448                            const struct sched_param *param)
1449 {
1450         return 0;
1451 }
1452
1453 int pthread_getschedparam(pthread_t thread, int *policy,
1454                            struct sched_param *param)
1455 {
1456         /* Faking {FIFO, 0}.  It's up to the 2LS to do whatever it wants. */
1457         *policy = SCHED_FIFO;
1458         param->sched_priority = 0;
1459         return 0;
1460 }