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