Optimizes run_once(_safe) (XCC)
[akaros.git] / user / pthread / pthread.c
1 #include <ros/arch/trapframe.h>
2 #include <pthread.h>
3 #include <vcore.h>
4 #include <mcs.h>
5 #include <stdlib.h>
6 #include <string.h>
7 #include <assert.h>
8 #include <stdio.h>
9 #include <errno.h>
10 #include <parlib.h>
11 #include <ros/event.h>
12 #include <arch/atomic.h>
13 #include <arch/arch.h>
14 #include <sys/queue.h>
15 #include <sys/mman.h>
16 #include <assert.h>
17 #include <event.h>
18 #include <ucq.h>
19
20 struct pthread_queue ready_queue = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(ready_queue);
21 struct pthread_queue active_queue = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(active_queue);
22 struct mcs_pdr_lock queue_lock;
23 int threads_ready = 0;
24 int threads_active = 0;
25 bool can_adjust_vcores = TRUE;
26
27 /* Array of per-vcore structs to manage waiting on syscalls and handling
28  * overflow.  Init'd in pth_init(). */
29 struct sysc_mgmt *sysc_mgmt = 0;
30
31 /* Helper / local functions */
32 static int get_next_pid(void);
33 static inline void spin_to_sleep(unsigned int spins, unsigned int *spun);
34
35 /* Pthread 2LS operations */
36 void pth_sched_entry(void);
37 void pth_thread_runnable(struct uthread *uthread);
38 void pth_thread_paused(struct uthread *uthread);
39 void pth_thread_blockon_sysc(struct uthread *uthread, void *sysc);
40 void pth_thread_has_blocked(struct uthread *uthread, int flags);
41 void pth_preempt_pending(void);
42 void pth_spawn_thread(uintptr_t pc_start, void *data);
43
44 /* Event Handlers */
45 static void pth_handle_syscall(struct event_msg *ev_msg, unsigned int ev_type);
46
47 struct schedule_ops pthread_sched_ops = {
48         pth_sched_entry,
49         pth_thread_runnable,
50         pth_thread_paused,
51         pth_thread_blockon_sysc,
52         pth_thread_has_blocked,
53         0, /* pth_preempt_pending, */
54         0, /* pth_spawn_thread, */
55 };
56
57 /* Publish our sched_ops, overriding the weak defaults */
58 struct schedule_ops *sched_ops = &pthread_sched_ops;
59
60 /* Static helpers */
61 static void __pthread_free_stack(struct pthread_tcb *pt);
62 static int __pthread_allocate_stack(struct pthread_tcb *pt);
63
64 /* Called from vcore entry.  Options usually include restarting whoever was
65  * running there before or running a new thread.  Events are handled out of
66  * event.c (table of function pointers, stuff like that). */
67 void __attribute__((noreturn)) pth_sched_entry(void)
68 {
69         uint32_t vcoreid = vcore_id();
70         if (current_uthread) {
71                 run_current_uthread();
72                 assert(0);
73         }
74         /* no one currently running, so lets get someone from the ready queue */
75         struct pthread_tcb *new_thread = NULL;
76         /* Try to get a thread.  If we get one, we'll break out and run it.  If not,
77          * we'll try to yield.  vcore_yield() might return, if we lost a race and
78          * had a new event come in, one that may make us able to get a new_thread */
79         do {
80                 handle_events(vcoreid);
81                 __check_preempt_pending(vcoreid);
82                 mcs_pdr_lock(&queue_lock);
83                 new_thread = TAILQ_FIRST(&ready_queue);
84                 if (new_thread) {
85                         TAILQ_REMOVE(&ready_queue, new_thread, next);
86                         TAILQ_INSERT_TAIL(&active_queue, new_thread, next);
87                         threads_active++;
88                         threads_ready--;
89                         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
90                         /* If you see what looks like the same uthread running in multiple
91                          * places, your list might be jacked up.  Turn this on. */
92                         printd("[P] got uthread %08p on vc %d state %08p flags %08p\n",
93                                new_thread, vcoreid,
94                                ((struct uthread*)new_thread)->state,
95                                ((struct uthread*)new_thread)->flags);
96                         break;
97                 }
98                 mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
99                 /* no new thread, try to yield */
100                 printd("[P] No threads, vcore %d is yielding\n", vcore_id());
101                 /* TODO: you can imagine having something smarter here, like spin for a
102                  * bit before yielding (or not at all if you want to be greedy). */
103                 if (can_adjust_vcores)
104                         vcore_yield(FALSE);
105         } while (1);
106         assert(new_thread->state == PTH_RUNNABLE);
107         run_uthread((struct uthread*)new_thread);
108         assert(0);
109 }
110
111 /* Could move this, along with start_routine and arg, into the 2LSs */
112 static void __pthread_run(void)
113 {
114         struct pthread_tcb *me = pthread_self();
115         pthread_exit(me->start_routine(me->arg));
116 }
117
118 void pth_thread_runnable(struct uthread *uthread)
119 {
120         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
121         /* At this point, the 2LS can see why the thread blocked and was woken up in
122          * the first place (coupling these things together).  On the yield path, the
123          * 2LS was involved and was able to set the state.  Now when we get the
124          * thread back, we can take a look. */
125         printd("pthread %08p runnable, state was %d\n", pthread, pthread->state);
126         switch (pthread->state) {
127                 case (PTH_CREATED):
128                 case (PTH_BLK_YIELDING):
129                 case (PTH_BLK_JOINING):
130                 case (PTH_BLK_SYSC):
131                 case (PTH_BLK_PAUSED):
132                 case (PTH_BLK_MUTEX):
133                         /* can do whatever for each of these cases */
134                         break;
135                 default:
136                         printf("Odd state %d for pthread %08p\n", pthread->state, pthread);
137         }
138         pthread->state = PTH_RUNNABLE;
139         /* Insert the newly created thread into the ready queue of threads.
140          * It will be removed from this queue later when vcore_entry() comes up */
141         mcs_pdr_lock(&queue_lock);
142         TAILQ_INSERT_TAIL(&ready_queue, pthread, next);
143         threads_ready++;
144         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
145         /* Smarter schedulers should look at the num_vcores() and how much work is
146          * going on to make a decision about how many vcores to request. */
147         if (can_adjust_vcores)
148                 vcore_request(threads_ready);
149 }
150
151 /* For some reason not under its control, the uthread stopped running (compared
152  * to yield, which was caused by uthread/2LS code).
153  *
154  * The main case for this is if the vcore was preempted or if the vcore it was
155  * running on needed to stop.  You are given a uthread that looks like it took a
156  * notif, and had its context/silly state copied out to the uthread struct.
157  * (copyout_uthread).  Note that this will be called in the context (TLS) of the
158  * vcore that is losing the uthread.  If that vcore is running, it'll be in a
159  * preempt-event handling loop (not in your 2LS code).  If this is a big
160  * problem, I'll change it. */
161 void pth_thread_paused(struct uthread *uthread)
162 {
163         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
164         /* Remove from the active list.  Note that I don't particularly care about
165          * the active list.  We keep it around because it causes bugs and keeps us
166          * honest.  After all, some 2LS may want an active list */
167         mcs_pdr_lock(&queue_lock);
168         threads_active--;
169         TAILQ_REMOVE(&active_queue, pthread, next);
170         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
171         /* communicate to pth_thread_runnable */
172         pthread->state = PTH_BLK_PAUSED;
173         /* At this point, you could do something clever, like put it at the front of
174          * the runqueue, see if it was holding a lock, do some accounting, or
175          * whatever. */
176         uthread_runnable(uthread);
177 }
178
179 /* Restarts a uthread hanging off a syscall.  For the simple pthread case, we
180  * just make it runnable and let the main scheduler code handle it. */
181 static void restart_thread(struct syscall *sysc)
182 {
183         struct uthread *ut_restartee = (struct uthread*)sysc->u_data;
184         /* uthread stuff here: */
185         assert(ut_restartee);
186         assert(((struct pthread_tcb*)ut_restartee)->state == PTH_BLK_SYSC);
187         assert(ut_restartee->sysc == sysc);     /* set in uthread.c */
188         ut_restartee->sysc = 0; /* so we don't 'reblock' on this later */
189         uthread_runnable(ut_restartee);
190 }
191
192 /* This handler is usually run in vcore context, though I can imagine it being
193  * called by a uthread in some other threading library. */
194 static void pth_handle_syscall(struct event_msg *ev_msg, unsigned int ev_type)
195 {
196         struct syscall *sysc;
197         assert(in_vcore_context());
198         /* if we just got a bit (not a msg), it should be because the process is
199          * still an SCP and hasn't started using the MCP ev_q yet (using the simple
200          * ev_q and glibc's blockon) or because the bit is still set from an old
201          * ev_q (blocking syscalls from before we could enter vcore ctx).  Either
202          * way, just return.  Note that if you screwed up the pth ev_q and made it
203          * NO_MSG, you'll never notice (we used to assert(ev_msg)). */
204         if (!ev_msg)
205                 return;
206         /* It's a bug if we don't have a msg (we're handling a syscall bit-event) */
207         assert(ev_msg);
208         /* Get the sysc from the message and just restart it */
209         sysc = ev_msg->ev_arg3;
210         assert(sysc);
211         restart_thread(sysc);
212 }
213
214 /* This will be called from vcore context, after the current thread has yielded
215  * and is trying to block on sysc.  Need to put it somewhere were we can wake it
216  * up when the sysc is done.  For now, we'll have the kernel send us an event
217  * when the syscall is done. */
218 void pth_thread_blockon_sysc(struct uthread *uthread, void *syscall)
219 {
220         struct syscall *sysc = (struct syscall*)syscall;
221         int old_flags;
222         bool need_to_restart = FALSE;
223         uint32_t vcoreid = vcore_id();
224         /* rip from the active queue */
225         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
226         pthread->state = PTH_BLK_SYSC;
227         mcs_pdr_lock(&queue_lock);
228         threads_active--;
229         TAILQ_REMOVE(&active_queue, pthread, next);
230         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
231         /* Set things up so we can wake this thread up later */
232         sysc->u_data = uthread;
233         /* Register our vcore's syscall ev_q to hear about this syscall. */
234         if (!register_evq(sysc, sysc_mgmt[vcoreid].ev_q)) {
235                 /* Lost the race with the call being done.  The kernel won't send the
236                  * event.  Just restart him. */
237                 restart_thread(sysc);
238         }
239         /* GIANT WARNING: do not touch the thread after this point. */
240 }
241
242 void pth_thread_has_blocked(struct uthread *uthread, int flags)
243 {
244         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
245         /* could imagine doing something with the flags.  For now, we just treat all
246          * externally blocked reasons as 'MUTEX'.  Whatever we do here, we are
247          * mostly communicating to our future selves in pth_thread_runnable(), which
248          * gets called by whoever triggered this callback */
249         pthread->state = PTH_BLK_MUTEX;
250         /* Just for yucks: */
251         if (flags == UTH_EXT_BLK_JUSTICE)
252                 printf("For great justice!\n");
253 }
254
255 void pth_preempt_pending(void)
256 {
257 }
258
259 void pth_spawn_thread(uintptr_t pc_start, void *data)
260 {
261 }
262
263 /* Akaros pthread extensions / hacks */
264
265 /* Tells the pthread 2LS to not change the number of vcores.  This means it will
266  * neither request vcores nor yield vcores.  Only used for testing. */
267 void pthread_can_vcore_request(bool can)
268 {
269         /* checked when we would request or yield */
270         can_adjust_vcores = can;
271 }
272
273 /* Pthread interface stuff and helpers */
274
275 int pthread_attr_init(pthread_attr_t *a)
276 {
277         a->stacksize = PTHREAD_STACK_SIZE;
278         a->detachstate = PTHREAD_CREATE_JOINABLE;
279         return 0;
280 }
281
282 int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *a)
283 {
284         return 0;
285 }
286
287 static void __pthread_free_stack(struct pthread_tcb *pt)
288 {
289         assert(!munmap(pt->stacktop - pt->stacksize, pt->stacksize));
290 }
291
292 static int __pthread_allocate_stack(struct pthread_tcb *pt)
293 {
294         assert(pt->stacksize);
295         void* stackbot = mmap(0, pt->stacksize,
296                               PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,
297                               MAP_POPULATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
298         if (stackbot == MAP_FAILED)
299                 return -1; // errno set by mmap
300         pt->stacktop = stackbot + pt->stacksize;
301         return 0;
302 }
303
304 // Warning, this will reuse numbers eventually
305 static int get_next_pid(void)
306 {
307         static uint32_t next_pid = 0;
308         return next_pid++;
309 }
310
311 int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize)
312 {
313         attr->stacksize = stacksize;
314         return 0;
315 }
316 int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize)
317 {
318         *stacksize = attr->stacksize;
319         return 0;
320 }
321
322 /* Do whatever init you want.  At some point call uthread_lib_init() and pass it
323  * a uthread representing thread0 (int main()) */
324 void pthread_lib_init(void)
325 {
326         uintptr_t mmap_block;
327         /* Some testing code might call this more than once (once for a slimmed down
328          * pth 2LS, and another from pthread_create().  Also, this is racy, but the
329          * first time through we are an SCP. */
330         init_once_racy(return);
331         assert(!in_multi_mode());
332         mcs_pdr_init(&queue_lock);
333         /* Create a pthread_tcb for the main thread */
334         pthread_t t = (pthread_t)calloc(1, sizeof(struct pthread_tcb));
335         assert(t);
336         t->id = get_next_pid();
337         t->stacksize = USTACK_NUM_PAGES * PGSIZE;
338         t->stacktop = (void*)USTACKTOP;
339         t->detached = TRUE;
340         t->state = PTH_RUNNING;
341         t->joiner = 0;
342         assert(t->id == 0);
343         /* Put the new pthread (thread0) on the active queue */
344         mcs_pdr_lock(&queue_lock);      /* arguably, we don't need these (_S mode) */
345         threads_active++;
346         TAILQ_INSERT_TAIL(&active_queue, t, next);
347         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
348         /* Tell the kernel where and how we want to receive events.  This is just an
349          * example of what to do to have a notification turned on.  We're turning on
350          * USER_IPIs, posting events to vcore 0's vcpd, and telling the kernel to
351          * send to vcore 0.  Note sys_self_notify will ignore the vcoreid and
352          * private preference.  Also note that enable_kevent() is just an example,
353          * and you probably want to use parts of event.c to do what you want. */
354         enable_kevent(EV_USER_IPI, 0, EVENT_IPI | EVENT_VCORE_PRIVATE);
355
356         /* Handle syscall events. */
357         ev_handlers[EV_SYSCALL] = pth_handle_syscall;
358         /* Set up the per-vcore structs to track outstanding syscalls */
359         sysc_mgmt = malloc(sizeof(struct sysc_mgmt) * max_vcores());
360         assert(sysc_mgmt);
361 #if 1   /* Independent ev_mboxes per vcore */
362         /* Get a block of pages for our per-vcore (but non-VCPD) ev_qs */
363         mmap_block = (uintptr_t)mmap(0, PGSIZE * 2 * max_vcores(),
364                                      PROT_WRITE | PROT_READ,
365                                      MAP_POPULATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
366         assert(mmap_block);
367         /* Could be smarter and do this on demand (in case we don't actually want
368          * max_vcores()). */
369         for (int i = 0; i < max_vcores(); i++) {
370                 /* Each vcore needs to point to a non-VCPD ev_q */
371                 sysc_mgmt[i].ev_q = get_big_event_q_raw();
372                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_flags = EVENT_IPI | EVENT_INDIR | EVENT_FALLBACK;
373                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_vcore = i;
374                 ucq_init_raw(&sysc_mgmt[i].ev_q->ev_mbox->ev_msgs, 
375                              mmap_block + (2 * i    ) * PGSIZE, 
376                              mmap_block + (2 * i + 1) * PGSIZE); 
377         }
378         /* Technically, we should munmap and free what we've alloc'd, but the
379          * kernel will clean it up for us when we exit. */
380 #endif 
381 #if 0   /* One global ev_mbox, separate ev_q per vcore */
382         struct event_mbox *sysc_mbox = malloc(sizeof(struct event_mbox));
383         uintptr_t two_pages = (uintptr_t)mmap(0, PGSIZE * 2, PROT_WRITE | PROT_READ,
384                                               MAP_POPULATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
385         printd("Global ucq: %08p\n", &sysc_mbox->ev_msgs);
386         assert(sysc_mbox);
387         assert(two_pages);
388         memset(sysc_mbox, 0, sizeof(struct event_mbox));
389         ucq_init_raw(&sysc_mbox->ev_msgs, two_pages, two_pages + PGSIZE);
390         for (int i = 0; i < max_vcores(); i++) {
391                 sysc_mgmt[i].ev_q = get_event_q();
392                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_flags = EVENT_IPI | EVENT_INDIR | EVENT_FALLBACK;
393                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_vcore = i;
394                 sysc_mgmt[i].ev_q->ev_mbox = sysc_mbox;
395         }
396 #endif
397         /* Initialize the uthread code (we're in _M mode after this).  Doing this
398          * last so that all the event stuff is ready when we're in _M mode.  Not a
399          * big deal one way or the other.  Note that vcore_init() probably has
400          * happened, but don't rely on this.  Careful if your 2LS somehow wants to
401          * have its init stuff use things like vcore stacks or TLSs, we'll need to
402          * change this. */
403         uthread_lib_init((struct uthread*)t);
404 }
405
406 int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
407                    void *(*start_routine)(void *), void *arg)
408 {
409         run_once(pthread_lib_init());
410         /* Create the actual thread */
411         struct pthread_tcb *pthread;
412         pthread = (pthread_t)calloc(1, sizeof(struct pthread_tcb));
413         assert(pthread);
414         pthread->stacksize = PTHREAD_STACK_SIZE;        /* default */
415         pthread->state = PTH_CREATED;
416         pthread->id = get_next_pid();
417         pthread->detached = FALSE;                              /* default */
418         pthread->joiner = 0;
419         /* Respect the attributes */
420         if (attr) {
421                 if (attr->stacksize)                                    /* don't set a 0 stacksize */
422                         pthread->stacksize = attr->stacksize;
423                 if (attr->detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)
424                         pthread->detached = TRUE;
425         }
426         /* allocate a stack */
427         if (__pthread_allocate_stack(pthread))
428                 printf("We're fucked\n");
429         /* Set the u_tf to start up in __pthread_run, which will call the real
430          * start_routine and pass it the arg.  Note those aren't set until later in
431          * pthread_create(). */
432         init_user_tf(&pthread->uthread.utf, (long)&__pthread_run,
433                      (long)(pthread->stacktop));
434         pthread->start_routine = start_routine;
435         pthread->arg = arg;
436         /* Initialize the uthread */
437         uthread_init((struct uthread*)pthread);
438         uthread_runnable((struct uthread*)pthread);
439         *thread = pthread;
440         return 0;
441 }
442
443 /* Helper that all pthread-controlled yield paths call.  Just does some
444  * accounting.  This is another example of how the much-loathed (and loved)
445  * active queue is keeping us honest. */
446 static void __pthread_generic_yield(struct pthread_tcb *pthread)
447 {
448         mcs_pdr_lock(&queue_lock);
449         threads_active--;
450         TAILQ_REMOVE(&active_queue, pthread, next);
451         mcs_pdr_unlock(&queue_lock);
452 }
453
454 /* Callback/bottom half of join, called from __uthread_yield (vcore context).
455  * join_target is who we are trying to join on (and who is calling exit). */
456 static void __pth_join_cb(struct uthread *uthread, void *arg)
457 {
458         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
459         struct pthread_tcb *join_target = (struct pthread_tcb*)arg;
460         struct pthread_tcb *temp_pth = 0;
461         __pthread_generic_yield(pthread);
462         /* We're trying to join, yield til we get woken up */
463         pthread->state = PTH_BLK_JOINING;       /* could do this front-side */
464         /* Put ourselves in the join target's joiner slot.  If we get anything back,
465          * we lost the race and need to wake ourselves.  Syncs with __pth_exit_cb.*/
466         temp_pth = atomic_swap_ptr((void**)&join_target->joiner, pthread);
467         /* After that atomic swap, the pthread might be woken up (if it succeeded),
468          * so don't touch pthread again after that (this following if () is okay).*/
469         if (temp_pth) {         /* temp_pth != 0 means they exited first */
470                 assert(temp_pth == join_target);        /* Sanity */
471                 /* wake ourselves, not the exited one! */
472                 printd("[pth] %08p already exit, rewaking ourselves, joiner %08p\n",
473                        temp_pth, pthread);
474                 uthread_runnable(uthread);      /* wake ourselves */
475         }
476 }
477
478 int pthread_join(struct pthread_tcb *join_target, void **retval)
479 {
480         /* Not sure if this is the right semantics.  There is a race if we deref
481          * join_target and he is already freed (which would have happened if he was
482          * detached. */
483         if (join_target->detached) {
484                 printf("[pthread] trying to join on a detached pthread");
485                 return -1;
486         }
487         /* See if it is already done, to avoid the pain of a uthread_yield() (the
488          * early check is an optimization, pth_thread_yield() handles the race). */
489         if (!join_target->joiner) {
490                 uthread_yield(TRUE, __pth_join_cb, join_target);
491                 /* When we return/restart, the thread will be done */
492         } else {
493                 assert(join_target->joiner == join_target);     /* sanity check */
494         }
495         if (retval)
496                 *retval = join_target->retval;
497         free(join_target);
498         return 0;
499 }
500
501 /* Callback/bottom half of exit.  Syncs with __pth_join_cb.  Here's how it
502  * works: the slot for joiner is initially 0.  Joiners try to swap themselves
503  * into that spot.  Exiters try to put 'themselves' into it.  Whoever gets 0
504  * back won the race.  If the exiter lost the race, it must wake up the joiner
505  * (which was the value from temp_pth).  If the joiner lost the race, it must
506  * wake itself up, and for sanity reasons can ensure the value from temp_pth is
507  * the join target). */
508 static void __pth_exit_cb(struct uthread *uthread, void *junk)
509 {
510         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
511         struct pthread_tcb *temp_pth = 0;
512         __pthread_generic_yield(pthread);
513         /* Catch some bugs */
514         pthread->state = PTH_EXITING;
515         /* Destroy the pthread */
516         uthread_cleanup(uthread);
517         /* Cleanup, mirroring pthread_create() */
518         __pthread_free_stack(pthread);
519         /* TODO: race on detach state (see join) */
520         if (pthread->detached) {
521                 free(pthread);
522         } else {
523                 /* See if someone is joining on us.  If not, we're done (and the
524                  * joiner will wake itself when it saw us there instead of 0). */
525                 temp_pth = atomic_swap_ptr((void**)&pthread->joiner, pthread);
526                 if (temp_pth) {
527                         /* they joined before we exited, we need to wake them */
528                         printd("[pth] %08p exiting, waking joiner %08p\n",
529                                pthread, temp_pth);
530                         uthread_runnable((struct uthread*)temp_pth);
531                 }
532         }
533 }
534
535 void pthread_exit(void *ret)
536 {
537         struct pthread_tcb *pthread = pthread_self();
538         pthread->retval = ret;
539         destroy_dtls();
540         uthread_yield(FALSE, __pth_exit_cb, 0);
541 }
542
543 /* Callback/bottom half of yield.  For those writing these pth callbacks, the
544  * minimum is call generic, set state (communicate with runnable), then do
545  * something that causes it to be runnable in the future (or right now). */
546 static void __pth_yield_cb(struct uthread *uthread, void *junk)
547 {
548         struct pthread_tcb *pthread = (struct pthread_tcb*)uthread;
549         __pthread_generic_yield(pthread);
550         pthread->state = PTH_BLK_YIELDING;
551         /* just immediately restart it */
552         uthread_runnable(uthread);
553 }
554
555 /* Cooperative yielding of the processor, to allow other threads to run */
556 int pthread_yield(void)
557 {
558         uthread_yield(TRUE, __pth_yield_cb, 0);
559         return 0;
560 }
561
562 int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t* attr)
563 {
564   attr->type = PTHREAD_MUTEX_DEFAULT;
565   return 0;
566 }
567
568 int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t* attr)
569 {
570   return 0;
571 }
572
573 int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *__attr, int __detachstate)
574 {
575         __attr->detachstate = __detachstate;
576         return 0;
577 }
578
579 int pthread_mutexattr_gettype(const pthread_mutexattr_t* attr, int* type)
580 {
581   *type = attr ? attr->type : PTHREAD_MUTEX_DEFAULT;
582   return 0;
583 }
584
585 int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t* attr, int type)
586 {
587   if(type != PTHREAD_MUTEX_NORMAL)
588     return EINVAL;
589   attr->type = type;
590   return 0;
591 }
592
593 int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t* m, const pthread_mutexattr_t* attr)
594 {
595   m->attr = attr;
596   atomic_init(&m->lock, 0);
597   return 0;
598 }
599
600 /* Set *spun to 0 when calling this the first time.  It will yield after 'spins'
601  * calls.  Use this for adaptive mutexes and such. */
602 static inline void spin_to_sleep(unsigned int spins, unsigned int *spun)
603 {
604         if ((*spun)++ == spins) {
605                 pthread_yield();
606                 *spun = 0;
607         }
608 }
609
610 int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* m)
611 {
612         unsigned int spinner = 0;
613         while(pthread_mutex_trylock(m))
614                 while(*(volatile size_t*)&m->lock) {
615                         cpu_relax();
616                         spin_to_sleep(PTHREAD_MUTEX_SPINS, &spinner);
617                 }
618         /* normally we'd need a wmb() and a wrmb() after locking, but the
619          * atomic_swap handles the CPU mb(), so just a cmb() is necessary. */
620         cmb();
621         return 0;
622 }
623
624 int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t* m)
625 {
626   return atomic_swap(&m->lock, 1) == 0 ? 0 : EBUSY;
627 }
628
629 int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t* m)
630 {
631   /* keep reads and writes inside the protected region */
632   rwmb();
633   wmb();
634   atomic_set(&m->lock, 0);
635   return 0;
636 }
637
638 int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t* m)
639 {
640   return 0;
641 }
642
643 int pthread_cond_init(pthread_cond_t *c, const pthread_condattr_t *a)
644 {
645   c->attr = a;
646   memset(c->waiters,0,sizeof(c->waiters));
647   memset(c->in_use,0,sizeof(c->in_use));
648   c->next_waiter = 0;
649   return 0;
650 }
651
652 int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *c)
653 {
654   return 0;
655 }
656
657 int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *c)
658 {
659   memset(c->waiters,0,sizeof(c->waiters));
660   return 0;
661 }
662
663 int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *c)
664 {
665   int i;
666   for(i = 0; i < MAX_PTHREADS; i++)
667   {
668     if(c->waiters[i])
669     {
670       c->waiters[i] = 0;
671       break;
672     }
673   }
674   return 0;
675 }
676
677 int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *c, pthread_mutex_t *m)
678 {
679   uint32_t old_waiter = c->next_waiter;
680   uint32_t my_waiter = c->next_waiter;
681   
682   //allocate a slot
683   while (atomic_swap_u32(& (c->in_use[my_waiter]), SLOT_IN_USE) == SLOT_IN_USE)
684   {
685     my_waiter = (my_waiter + 1) % MAX_PTHREADS;
686     assert (old_waiter != my_waiter);  // do not want to wrap around
687   }
688   c->waiters[my_waiter] = WAITER_WAITING;
689   c->next_waiter = (my_waiter+1) % MAX_PTHREADS;  // race on next_waiter but ok, because it is advisary
690
691   pthread_mutex_unlock(m);
692
693   volatile int* poll = &c->waiters[my_waiter];
694   while(*poll);
695   c->in_use[my_waiter] = SLOT_FREE;
696   pthread_mutex_lock(m);
697
698   return 0;
699 }
700
701 int pthread_condattr_init(pthread_condattr_t *a)
702 {
703   a = PTHREAD_PROCESS_PRIVATE;
704   return 0;
705 }
706
707 int pthread_condattr_destroy(pthread_condattr_t *a)
708 {
709   return 0;
710 }
711
712 int pthread_condattr_setpshared(pthread_condattr_t *a, int s)
713 {
714   a->pshared = s;
715   return 0;
716 }
717
718 int pthread_condattr_getpshared(pthread_condattr_t *a, int *s)
719 {
720   *s = a->pshared;
721   return 0;
722 }
723
724 pthread_t pthread_self()
725 {
726   return (struct pthread_tcb*)current_uthread;
727 }
728
729 int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2)
730 {
731   return t1 == t2;
732 }
733
734 int pthread_once(pthread_once_t* once_control, void (*init_routine)(void))
735 {
736   if (atomic_swap_u32(once_control, 1) == 0)
737     init_routine();
738   return 0;
739 }
740
741 int pthread_barrier_init(pthread_barrier_t* b, const pthread_barrierattr_t* a, int count)
742 {
743   b->nprocs = b->count = count;
744   b->sense = 0;
745   pthread_mutex_init(&b->pmutex, 0);
746   return 0;
747 }
748
749 int pthread_barrier_wait(pthread_barrier_t* b)
750 {
751   unsigned int spinner = 0;
752   int ls = !b->sense;
753
754   pthread_mutex_lock(&b->pmutex);
755   int count = --b->count;
756   pthread_mutex_unlock(&b->pmutex);
757
758   if(count == 0)
759   {
760     printd("Thread %d is last to hit the barrier, resetting...\n", pthread_self()->id);
761     b->count = b->nprocs;
762         wmb();
763     b->sense = ls;
764     return PTHREAD_BARRIER_SERIAL_THREAD;
765   }
766   else
767   {
768     while(b->sense != ls) {
769       cpu_relax();
770       spin_to_sleep(PTHREAD_BARRIER_SPINS, &spinner);
771     }
772     return 0;
773   }
774 }
775
776 int pthread_barrier_destroy(pthread_barrier_t* b)
777 {
778   pthread_mutex_destroy(&b->pmutex);
779   return 0;
780 }
781
782 int pthread_detach(pthread_t thread)
783 {
784         /* TODO: race on this state.  Someone could be trying to join now */
785         thread->detached = TRUE;
786         return 0;
787 }
788
789 int pthread_kill (pthread_t __threadid, int __signo)
790 {
791         printf("pthread_kill is not yet implemented!");
792         return -1;
793 }
794
795
796 int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset)
797 {
798         printf("pthread_sigmask is not yet implemented!");
799         return -1;
800 }
801
802 int pthread_sigqueue(pthread_t *thread, int sig, const union sigval value)
803 {
804         printf("pthread_sigqueue is not yet implemented!");
805         return -1;
806 }
807
808 int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*))
809 {
810         *key = dtls_key_create(destructor);
811         assert(key);
812         return 0;
813 }
814
815 int pthread_key_delete(pthread_key_t key)
816 {
817         dtls_key_delete(key);
818         return 0;
819 }
820
821 void *pthread_getspecific(pthread_key_t key)
822 {
823         return get_dtls(key);
824 }
825
826 int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value)
827 {
828         set_dtls(key, (void*)value);
829         return 0;
830 }
831