Serialize printing during panic()
[akaros.git] / kern / src / kthread.c
index a9250c5..e1010ca 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* Copyright (c) 2010 The Regents of the University of California
+/* Copyright (c) 2010-13 The Regents of the University of California
  * Barret Rhoden <brho@cs.berkeley.edu>
  * See LICENSE for details.
  *
 #include <pmap.h>
 #include <smp.h>
 #include <schedule.h>
+#include <kstack.h>
+#include <kmalloc.h>
+#include <arch/uaccess.h>
+
+#define KSTACK_NR_GUARD_PGS            1
+#define KSTACK_GUARD_SZ                        (KSTACK_NR_GUARD_PGS * PGSIZE)
+static struct kmem_cache *kstack_cache;
+
+/* We allocate KSTKSIZE + PGSIZE vaddrs.  So for one-page stacks, we get two
+ * pages.  blob points to the bottom of this space.  Our job is to allocate the
+ * physical pages for the stack and set up the virtual-to-physical mappings. */
+int kstack_ctor(void *blob, void *priv, int flags)
+{
+       void *stackbot;
+
+       stackbot = kpages_alloc(KSTKSIZE, flags);
+       if (!stackbot)
+               return -1;
+       if (map_vmap_segment((uintptr_t)blob, 0x123456000, KSTACK_NR_GUARD_PGS,
+                                PTE_NONE))
+               goto error;
+       if (map_vmap_segment((uintptr_t)blob + KSTACK_GUARD_SZ, PADDR(stackbot),
+                                KSTKSIZE / PGSIZE, PTE_KERN_RW))
+               goto error;
+       return 0;
+error:
+       /* On failure, we only need to undo what our dtor would do.  The unmaps
+        * happen in the vmap_arena ffunc. */
+       kpages_free(stackbot, KSTKSIZE);
+       return -1;
+}
+
+/* The vmap_arena free will unmap the vaddrs on its own.  We just need to free
+ * the physical memory we allocated in ctor.  Although we still have mappings
+ * and TLB entries pointing to the memory after we free it (and thus it can be
+ * reused), this is no more dangerous than just freeing the stack.  Errant
+ * pointers into an old kstack are still dangerous. */
+void kstack_dtor(void *blob, void *priv)
+{
+       void *stackbot;
+       pte_t pte;
+
+       pte = pgdir_walk(boot_pgdir, blob + KSTACK_GUARD_SZ, 0);
+       assert(pte_walk_okay(pte));
+       stackbot = KADDR(pte_get_paddr(pte));
+       kpages_free(stackbot, KSTKSIZE);
+}
+
+uintptr_t get_kstack(void)
+{
+       void *blob;
+
+       blob = kmem_cache_alloc(kstack_cache, MEM_ATOMIC);
+       /* TODO: think about MEM_WAIT within kthread/blocking code. */
+       assert(blob);
+       return (uintptr_t)blob + KSTKSIZE + KSTACK_GUARD_SZ;
+}
+
+void put_kstack(uintptr_t stacktop)
+{
+       kmem_cache_free(kstack_cache, (void*)(stacktop - KSTKSIZE
+                                             - KSTACK_GUARD_SZ));
+}
+
+uintptr_t *kstack_bottom_addr(uintptr_t stacktop)
+{
+       /* canary at the bottom of the stack */
+       assert(!PGOFF(stacktop));
+       return (uintptr_t*)(stacktop - KSTKSIZE);
+}
 
 struct kmem_cache *kthread_kcache;
 
 void kthread_init(void)
 {
        kthread_kcache = kmem_cache_create("kthread", sizeof(struct kthread),
-                                          __alignof__(struct kthread), 0, 0, 0);
+                                          __alignof__(struct kthread), 0,
+                                          NULL, 0, 0, NULL);
+       kstack_cache = kmem_cache_create("kstack", KSTKSIZE + KSTACK_GUARD_SZ,
+                                        PGSIZE, 0, vmap_arena, kstack_ctor,
+                                                                        kstack_dtor, NULL);
+}
+
+/* Used by early init routines (smp_boot, etc) */
+struct kthread *__kthread_zalloc(void)
+{
+       struct kthread *kthread;
+       kthread = kmem_cache_alloc(kthread_kcache, 0);
+       assert(kthread);
+       memset(kthread, 0, sizeof(struct kthread));
+       return kthread;
+}
+
+/* Helper during early boot, where we jump from the bootstack to a real kthread
+ * stack, then run f().  Note that we don't have a kthread yet (done in smp.c).
+ *
+ * After this, our callee (f) can free the bootstack, if we care, by adding it
+ * to the base arena (use the KERNBASE addr, not the KERN_LOAD_ADDR). */
+void __use_real_kstack(void (*f)(void *arg))
+{
+       struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       uintptr_t new_stacktop;
+
+       new_stacktop = get_kstack();
+       set_stack_top(new_stacktop);
+       __reset_stack_pointer(0, new_stacktop, f);
 }
 
 /* Starts kthread on the calling core.  This does not return, and will handle
@@ -27,64 +126,63 @@ void restart_kthread(struct kthread *kthread)
 {
        struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
        uintptr_t current_stacktop;
+       struct kthread *cur_kth;
        /* Avoid messy complications.  The kthread will enable_irqsave() when it
         * comes back up. */
        disable_irq();
-       /* Free any spare, since we need ours to become the spare (since we can't
-        * free our current kthread *before* popping it, nor can we free the current
-        * stack until we pop to the kthread's stack). */
+       /* Free any spare, since we need the current to become the spare.  Without
+        * the spare, we can't free our current kthread/stack (we could free the
+        * kthread, but not the stack, since we're still on it).  And we can't free
+        * anything after popping kthread, since we never return. */
        if (pcpui->spare) {
-               /* assumes the stack is a page, and that stacktop is somewhere in
-                * (pg_bottom, pg_bottom + PGSIZE].  Normally, it ought to be pg_bottom
-                * + PGSIZE (on x86).  kva2page can take any kva, not just a page
-                * aligned addr. */
-               page_decref(kva2page((void*)pcpui->spare->stacktop - 1));
+               put_kstack(pcpui->spare->stacktop);
                kmem_cache_free(kthread_kcache, pcpui->spare);
        }
-       current_stacktop = get_stack_top();
+       cur_kth = pcpui->cur_kthread;
+       current_stacktop = cur_kth->stacktop;
+       assert(!cur_kth->sysc); /* catch bugs, prev user should clear */
+       /* Set the spare stuff (current kthread, which includes its stacktop) */
+       pcpui->spare = cur_kth;
        /* When a kthread runs, its stack is the default kernel stack */
        set_stack_top(kthread->stacktop);
-#ifdef __CONFIG_KTHREAD_POISON__
-       /* TODO: KTHR-STACK */
-       /* Assert and switch to cur stack not in use, kthr stack in use */
-       uintptr_t *cur_stack_poison, *kth_stack_poison;
-       cur_stack_poison = (uintptr_t*)ROUNDDOWN(current_stacktop - 1, PGSIZE);
-       assert(*cur_stack_poison == 0xdeadbeef);
-       *cur_stack_poison = 0;
-       kth_stack_poison = (uintptr_t*)ROUNDDOWN(kthread->stacktop - 1, PGSIZE);
-       assert(!*kth_stack_poison);
-       *kth_stack_poison = 0xdeadbeef;
-#endif /* __CONFIG_KTHREAD_POISON__ */
-       /* Set the spare stuff (current kthread, current (not kthread) stacktop) */
-       pcpui->spare = kthread;
-       kthread->stacktop = current_stacktop;
+       pcpui->cur_kthread = kthread;
        /* Only change current if we need to (the kthread was in process context) */
        if (kthread->proc) {
-               /* Load our page tables before potentially decreffing cur_proc */
-               lcr3(kthread->proc->env_cr3);
-               /* Might have to clear out an existing current.  If they need to be set
-                * later (like in restartcore), it'll be done on demand. */
-               if (pcpui->cur_proc)
-                       proc_decref(pcpui->cur_proc);
-               /* We also transfer our counted ref from kthread->proc to cur_proc */
-               pcpui->cur_proc = kthread->proc;
+               if (kthread->proc == pcpui->cur_proc) {
+                       /* We're already loaded, but we do need to drop the extra ref stored
+                        * in kthread->proc. */
+                       proc_decref(kthread->proc);
+                       kthread->proc = 0;
+               } else {
+                       /* Load our page tables before potentially decreffing cur_proc.
+                        *
+                        * We don't need to do an EPT flush here.  The EPT is flushed and
+                        * managed in sync with the VMCS.  We won't run a different VM (and
+                        * thus *need* a different EPT) without first removing the old GPC,
+                        * which ultimately will result in a flushed EPT (on x86, this
+                        * actually happens when we clear_owning_proc()). */
+                       lcr3(kthread->proc->env_cr3);
+                       /* Might have to clear out an existing current.  If they need to be
+                        * set later (like in restartcore), it'll be done on demand. */
+                       if (pcpui->cur_proc)
+                               proc_decref(pcpui->cur_proc);
+                       /* Transfer our counted ref from kthread->proc to cur_proc. */
+                       pcpui->cur_proc = kthread->proc;
+                       kthread->proc = 0;
+               }
        }
-       /* Tell the core which syscall we are running (if any) */
-       assert(!pcpui->cur_sysc);       /* catch bugs, prev user should clear */
-       pcpui->cur_sysc = kthread->sysc;
        /* Finally, restart our thread */
-       pop_kernel_ctx(&kthread->context);
+       longjmp(&kthread->context, 1);
 }
 
 /* Kmsg handler to launch/run a kthread.  This must be a routine message, since
  * it does not return.  */
-static void __launch_kthread(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
-                             long a1, long a2)
+static void __launch_kthread(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        struct kthread *kthread = (struct kthread*)a0;
        struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
        struct proc *cur_proc = pcpui->cur_proc;
-       
+
        /* Make sure we are a routine kmsg */
        assert(in_early_rkmsg_ctx(pcpui));
        if (pcpui->owning_proc && pcpui->owning_proc != kthread->proc) {
@@ -92,25 +190,11 @@ static void __launch_kthread(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
                 * kthread.  This means the _M is getting interrupted or otherwise
                 * delayed.  If we want to do something other than run it (like send the
                 * kmsg to another pcore, or ship the context from here to somewhere
-                * else/deschedule it (like for an _S)), do it here. */
+                * else/deschedule it (like for an _S)), do it here.
+                *
+                * If you want to do something here, call out to the ksched, then
+                * abandon_core(). */
                cmb();  /* do nothing/placeholder */
-               #if 0
-               /* example of something to do (wrap up and schedule an _S).  Note this
-                * might not work perfectly, but is just an example.  One thing to be
-                * careful of is that spin_lock() can't be called if __launch isn't
-                * ROUTINE (which it is right now). */
-               if (pcpui->owning_proc->state == PROC_RUNNING_S) {
-                       spin_lock(&pcpui->owning_proc->proc_lock);
-                       /* Wrap up / yield the _S proc */
-                       __proc_set_state(pcpui->owning_proc, PROC_WAITING);
-                       __proc_save_context_s(pcpui->owning_proc, current_tf);
-                       spin_unlock(&pcpui->owning_proc->proc_lock);
-                       proc_wakeup(p);
-                       abandon_core();
-                       /* prob need to clear the owning proc?  this is some old shit, so
-                        * don't just uncomment it. */
-               }
-               #endif
        }
        /* o/w, just run the kthread.  any trapframes that are supposed to run or
         * were interrupted will run whenever the kthread smp_idles() or otherwise
@@ -144,8 +228,7 @@ void kthread_runnable(struct kthread *kthread)
 }
 
 /* Kmsg helper for kthread_yield */
-static void __wake_me_up(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0, long a1,
-                                        long a2)
+static void __wake_me_up(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        struct semaphore *sem = (struct semaphore*)a0;
        assert(sem_up(sem));
@@ -162,147 +245,257 @@ void kthread_yield(void)
        sem_down(sem);
 }
 
+void kthread_usleep(uint64_t usec)
+{
+       ERRSTACK(1);
+       /* TODO: classic ksched issue: where do we want the wake up to happen? */
+       struct timer_chain *tchain = &per_cpu_info[core_id()].tchain;
+       struct rendez rv;
+
+       int ret_zero(void *ignored)
+       {
+               return 0;
+       }
+
+       /* "discard the error" style (we run the conditional code) */
+       if (!waserror()) {
+               rendez_init(&rv);
+               rendez_sleep_timeout(&rv, ret_zero, 0, usec);
+       }
+       poperror();
+}
+
+static void __ktask_wrapper(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
+{
+       ERRSTACK(1);
+       void (*fn)(void*) = (void (*)(void*))a0;
+       void *arg = (void*)a1;
+       char *name = (char*)a2;
+       struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       assert(is_ktask(pcpui->cur_kthread));
+       pcpui->cur_kthread->name = name;
+       /* There are some rendezs out there that aren't wrapped.  Though no one can
+        * abort them.  Yet. */
+       if (waserror()) {
+               printk("Ktask %s threw error %s\n", name, current_errstr());
+               goto out;
+       }
+       enable_irq();
+       fn(arg);
+out:
+       disable_irq();
+       pcpui->cur_kthread->name = 0;
+       poperror();
+       /* if we blocked, when we return, PRKM will smp_idle() */
+}
+
+/* Creates a kernel task, running fn(arg), named "name".  This is just a routine
+ * kernel message that happens to have a name, and is allowed to block.  It
+ * won't be associated with any process.  For lack of a better place, we'll just
+ * start it on the calling core.  Caller (and/or fn) need to deal with the
+ * storage for *name. */
+void ktask(char *name, void (*fn)(void*), void *arg)
+{
+       send_kernel_message(core_id(), __ktask_wrapper, (long)fn, (long)arg,
+                           (long)name, KMSG_ROUTINE);
+}
+
 /* Semaphores, using kthreads directly */
-void sem_init(struct semaphore *sem, int signals)
+static void debug_downed_sem(struct semaphore *sem);
+static void debug_upped_sem(struct semaphore *sem);
+static void debug_lock_semlist(void);
+static void debug_unlock_semlist(void);
+
+static void sem_init_common(struct semaphore *sem, int signals)
 {
        TAILQ_INIT(&sem->waiters);
        sem->nr_signals = signals;
+#ifdef CONFIG_SEMAPHORE_DEBUG
+       sem->is_on_list = FALSE;
+#endif
+}
+
+void sem_init(struct semaphore *sem, int signals)
+{
+       sem_init_common(sem, signals);
        spinlock_init(&sem->lock);
        sem->irq_okay = FALSE;
 }
 
 void sem_init_irqsave(struct semaphore *sem, int signals)
 {
-       TAILQ_INIT(&sem->waiters);
-       sem->nr_signals = signals;
+       sem_init_common(sem, signals);
        spinlock_init_irqsave(&sem->lock);
        sem->irq_okay = TRUE;
 }
 
+bool sem_trydown_bulk(struct semaphore *sem, int nr_signals)
+{
+       bool ret = FALSE;
+
+       /* lockless peek */
+       if (sem->nr_signals - nr_signals < 0)
+               return ret;
+       debug_lock_semlist();
+       spin_lock(&sem->lock);
+       if (sem->nr_signals - nr_signals >= 0) {
+               sem->nr_signals--;
+               ret = TRUE;
+               debug_downed_sem(sem);
+       }
+       spin_unlock(&sem->lock);
+       debug_unlock_semlist();
+       return ret;
+}
+
+bool sem_trydown(struct semaphore *sem)
+{
+       return sem_trydown_bulk(sem, 1);
+}
+
+/* Bottom-half of sem_down.  This is called after we jumped to the new stack. */
+static void __attribute__((noreturn)) __unlock_and_idle(void *arg)
+{
+       struct semaphore *sem = (struct semaphore*)arg;
+
+       spin_unlock(&sem->lock);
+       debug_unlock_semlist();
+       smp_idle();
+}
+
 /* This downs the semaphore and suspends the current kernel context on its
  * waitqueue if there are no pending signals.  Note that the case where the
  * signal is already there is not optimized. */
 void sem_down(struct semaphore *sem)
 {
-       volatile bool blocking = TRUE;  /* signal to short circuit when restarting*/
-       struct kthread *kthread;
-       struct page *page;                              /* assumption here that stacks are PGSIZE */
+       struct kthread *kthread, *new_kthread;
        register uintptr_t new_stacktop;
        struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       bool irqs_were_on = irq_is_enabled();
 
        assert(can_block(pcpui));
        /* Make sure we aren't holding any locks (only works if SPINLOCK_DEBUG) */
-       assert(!pcpui->lock_depth);
+       if (pcpui->lock_depth)
+               panic("Kthread tried to sleep, with lockdepth %d\n", pcpui->lock_depth);
        /* Try to down the semaphore.  If there is a signal there, we can skip all
         * of the sleep prep and just return. */
-       spin_lock(&sem->lock);  /* no need for irqsave, since we disabled ints */
-       if (sem->nr_signals > 0) {
-               sem->nr_signals--;
-               spin_unlock(&sem->lock);
-               goto block_return_path;
+#ifdef CONFIG_SEM_SPINWAIT
+       for (int i = 0; i < CONFIG_SEM_SPINWAIT_NR_LOOPS; i++) {
+               if (sem_trydown(sem))
+                       goto block_return_path;
+               cpu_relax();
        }
-       spin_unlock(&sem->lock);
+#else
+       if (sem_trydown(sem))
+               goto block_return_path;
+#endif
+       assert(pcpui->cur_kthread);
        /* We're probably going to sleep, so get ready.  We'll check again later. */
-       /* Try to get the spare first.  If there is one, we'll use it (o/w, we'll
-        * get a fresh kthread.  Why we need this is more clear when we try to
-        * restart kthreads.  Having them also ought to cut down on contention.
+       kthread = pcpui->cur_kthread;
+       /* We need to have a spare slot for restart, so we also use it when
+        * sleeping.  Right now, we need a new kthread to take over if/when our
+        * current kthread sleeps.  Use the spare, and if not, get a new one.
+        *
         * Note we do this with interrupts disabled (which protects us from
         * concurrent modifications). */
        if (pcpui->spare) {
-               kthread = pcpui->spare;
-               /* we're using the spare, so we use the page the spare held */
-               new_stacktop = kthread->stacktop;
+               new_kthread = pcpui->spare;
+               new_stacktop = new_kthread->stacktop;
                pcpui->spare = 0;
+               /* The old flags could have KTH_IS_KTASK set.  The reason is that the
+                * launching of blocked kthreads also uses PRKM, and that KMSG
+                * (__launch_kthread) doesn't return.  Thus the soon-to-be spare
+                * kthread, that is launching another, has flags & KTH_IS_KTASK set. */
+               new_kthread->flags = KTH_DEFAULT_FLAGS;
+               new_kthread->proc = 0;
+               new_kthread->name = 0;
        } else {
-               kthread = kmem_cache_alloc(kthread_kcache, 0);
-               assert(kthread);
-               assert(!kpage_alloc(&page));    /* decref'd when the kthread is freed */
-#ifdef __CONFIG_KTHREAD_POISON__
-               /* TODO: KTHR-STACK don't poison like this */
-               *(uintptr_t*)page2kva(page) = 0;
-#endif /* __CONFIG_KTHREAD_POISON__ */
-               new_stacktop = (uintptr_t)page2kva(page) + PGSIZE;
+               new_kthread = __kthread_zalloc();
+               new_kthread->flags = KTH_DEFAULT_FLAGS;
+               new_stacktop = get_kstack();
+               new_kthread->stacktop = new_stacktop;
        }
-       /* This is the stacktop we are currently on and wish to save */
-       kthread->stacktop = get_stack_top();
-       /* Set the core's new default stack */
+       /* Set the core's new default stack and kthread */
        set_stack_top(new_stacktop);
-#ifdef __CONFIG_KTHREAD_POISON__
-       /* Mark the new stack as in-use, and unmark the current kthread */
-       /* TODO: KTHR-STACK don't poison like this */
-       uintptr_t *new_stack_poison, *kth_stack_poison;
-       new_stack_poison = (uintptr_t*)ROUNDDOWN(new_stacktop - 1, PGSIZE);
-       assert(!*new_stack_poison);
-       *new_stack_poison = 0xdeadbeef;
-       kth_stack_poison = (uintptr_t*)ROUNDDOWN(kthread->stacktop - 1, PGSIZE);
-       assert(*kth_stack_poison == 0xdeadbeef);
-       *kth_stack_poison = 0;
-#endif /* __CONFIG_KTHREAD_POISON__ */
-       /* The kthread needs to stay in the process context (if there is one), but
-        * we want the core (which could be a vcore) to stay in the context too.  In
-        * the future, we could check owning_proc. If it isn't set, we could leave
-        * the process context and transfer the refcnt to kthread->proc. */
-       kthread->proc = current;
-       /* kthread tracks the syscall it is working on, which implies errno */
-       kthread->sysc = pcpui->cur_sysc;
-       pcpui->cur_sysc = 0;                            /* this core no longer works on sysc */
-       if (kthread->proc)
+       pcpui->cur_kthread = new_kthread;
+       /* Kthreads that are ktasks are not related to any process, and do not need
+        * to work in a process's address space.  They can operate in any address
+        * space that has the kernel mapped (like boot_pgdir, or any pgdir).  Some
+        * ktasks may switch_to, at which point they do care about the address
+        * space and must maintain a reference.
+        *
+        * Normal kthreads need to stay in the process context, but we want the core
+        * (which could be a vcore) to stay in the context too. */
+       if (kthread->flags & KTH_SAVE_ADDR_SPACE) {
+               kthread->proc = current;
+               assert(kthread->proc);
+               /* In the future, we could check owning_proc. If it isn't set, we could
+                * clear current and transfer the refcnt to kthread->proc.  If so, we'll
+                * need to reset the cr3 to something (boot_cr3 or owning_proc's cr3),
+                * which might not be worth the potentially excessive TLB flush. */
                proc_incref(kthread->proc, 1);
-       /* Save the context, toggle blocking for the reactivation */
-       save_kernel_ctx(&kthread->context);
-       if (!blocking)
+       } else {
+               assert(kthread->proc == 0);
+       }
+       if (setjmp(&kthread->context))
                goto block_return_path;
-       blocking = FALSE;                                       /* for when it starts back up */
-       /* Down the semaphore.  We need this to be inline.  If we're sleeping, once
-        * we unlock the kthread could be started up again and can return and start
-        * trashing this function's stack, hence the weird control flow. */
+       debug_lock_semlist();
        spin_lock(&sem->lock);
-       if (sem->nr_signals-- <= 0) {
+       sem->nr_signals -= 1;
+       if (sem->nr_signals < 0) {
                TAILQ_INSERT_TAIL(&sem->waiters, kthread, link);
-               /* At this point, we know we'll sleep and change stacks later.  Once we
-                * unlock, we could have the kthread restarted (possibly on another
-                * core), so we need to disable irqs until we are on our new stack.
-                * Otherwise, if we take an IRQ, we'll be using our stack while another
-                * core is using it (restarted kthread).  Basically, disabling irqs
-                * allows us to atomically unlock and 'yield'. */
-               disable_irq();
-       } else {                                                        /* we didn't sleep */
-               goto unwind_sleep_prep;
+               debug_downed_sem(sem);  /* need to debug after inserting */
+               /* At this point, we know we'll sleep and change stacks.  Once we unlock
+                * the sem, we could have the kthread restarted (possibly on another
+                * core), so we need to leave the old stack before unlocking.  If we
+                * don't and we stay on the stack, then if we take an IRQ or NMI (NMI
+                * that doesn't change stacks, unlike x86_64), we'll be using the stack
+                * at the same time as the kthread.  We could just disable IRQs, but
+                * that wouldn't protect us from NMIs that don't change stacks. */
+               __reset_stack_pointer(sem, new_stacktop, __unlock_and_idle);
+               assert(0);
        }
-       spin_unlock(&sem->lock);
-       /* Switch to the core's default stack.  After this, don't use local
-        * variables.  TODO: we shouldn't be using new_stacktop either, can't always
-        * trust the register keyword (AFAIK). */
-       set_stack_pointer(new_stacktop);
-       smp_idle();                                                     /* reenables irqs eventually */
-       /* smp_idle never returns */
-       assert(0);
-unwind_sleep_prep:
        /* We get here if we should not sleep on sem (the signal beat the sleep).
-        * Note we are not optimizing for cases where the signal won. */
+        * We debug_downed_sem since we actually downed it - just didn't sleep. */
+       debug_downed_sem(sem);
        spin_unlock(&sem->lock);
+       debug_unlock_semlist();
        printd("[kernel] Didn't sleep, unwinding...\n");
        /* Restore the core's current and default stacktop */
-       current = kthread->proc;                        /* arguably unnecessary */
-       if (kthread->proc)
+       if (kthread->flags & KTH_SAVE_ADDR_SPACE) {
                proc_decref(kthread->proc);
+               kthread->proc = 0;
+       }
        set_stack_top(kthread->stacktop);
+       pcpui->cur_kthread = kthread;
        /* Save the allocs as the spare */
        assert(!pcpui->spare);
-       pcpui->spare = kthread;
-       /* save the "freshly alloc'd" stack/page, not the one we came in on */
-       kthread->stacktop = new_stacktop;
-#ifdef __CONFIG_KTHREAD_POISON__
-       /* TODO: KTHR-STACK don't unpoison like this */
-       /* switch back to old stack in use, new one not */
-       *new_stack_poison = 0;
-       *kth_stack_poison = 0xdeadbeef;
-#endif /* __CONFIG_KTHREAD_POISON__ */
+       pcpui->spare = new_kthread;
 block_return_path:
        printd("[kernel] Returning from being 'blocked'! at %llu\n", read_tsc());
+       /* restart_kthread and longjmp did not reenable IRQs.  We need to make sure
+        * irqs are on if they were on when we started to block.  If they were
+        * already on and we short-circuited the block, it's harmless to reenable
+        * them. */
+       if (irqs_were_on)
+               enable_irq();
        return;
 }
 
+void sem_down_bulk(struct semaphore *sem, int nr_signals)
+{
+       /* This is far from ideal.  Our current sem code expects a 1:1 pairing of
+        * signals to waiters.  For instance, if we have 10 waiters of -1 each or 1
+        * waiter of -10, we can't tell from looking at the overall structure.  We'd
+        * need to track the desired number of signals per waiter.
+        *
+        * Note that if there are a bunch of signals available, sem_down will
+        * quickly do a try_down and return, so we won't block repeatedly.  But if
+        * we do block, we could wake up N times. */
+       for (int i = 0; i < nr_signals; i++)
+               sem_down(sem);
+}
+
 /* Ups the semaphore.  If it was < 0, we need to wake up someone, which we do.
  * Returns TRUE if we woke someone, FALSE o/w (used for debugging in some
  * places).  If we need more control, we can implement a version of the old
@@ -310,6 +503,8 @@ block_return_path:
 bool sem_up(struct semaphore *sem)
 {
        struct kthread *kthread = 0;
+
+       debug_lock_semlist();
        spin_lock(&sem->lock);
        if (sem->nr_signals++ < 0) {
                assert(!TAILQ_EMPTY(&sem->waiters));
@@ -319,7 +514,9 @@ bool sem_up(struct semaphore *sem)
        } else {
                assert(TAILQ_EMPTY(&sem->waiters));
        }
+       debug_upped_sem(sem);
        spin_unlock(&sem->lock);
+       debug_unlock_semlist();
        /* Note that once we call kthread_runnable(), we cannot touch the sem again.
         * Some sems are on stacks.  The caller can touch sem, if it knows about the
         * memory/usage of the sem.  Likewise, we can't touch the kthread either. */
@@ -330,11 +527,33 @@ bool sem_up(struct semaphore *sem)
        return FALSE;
 }
 
-void sem_down_irqsave(struct semaphore *sem, int8_t *irq_state)
+bool sem_trydown_bulk_irqsave(struct semaphore *sem, int nr_signals,
+                              int8_t *irq_state)
 {
+       bool ret;
+
        disable_irqsave(irq_state);
-       sem_down(sem);
+       ret = sem_trydown_bulk(sem, nr_signals);
        enable_irqsave(irq_state);
+       return ret;
+}
+
+bool sem_trydown_irqsave(struct semaphore *sem, int8_t *irq_state)
+{
+       return sem_trydown_bulk_irqsave(sem, 1, irq_state);
+}
+
+void sem_down_bulk_irqsave(struct semaphore *sem, int nr_signals,
+                           int8_t *irq_state)
+{
+       disable_irqsave(irq_state);
+       sem_down_bulk(sem, nr_signals);
+       enable_irqsave(irq_state);
+}
+
+void sem_down_irqsave(struct semaphore *sem, int8_t *irq_state)
+{
+       sem_down_bulk_irqsave(sem, 1, irq_state);
 }
 
 bool sem_up_irqsave(struct semaphore *sem, int8_t *irq_state)
@@ -346,11 +565,127 @@ bool sem_up_irqsave(struct semaphore *sem, int8_t *irq_state)
        return retval;
 }
 
+/* Sem debugging */
+
+#ifdef CONFIG_SEMAPHORE_DEBUG
+struct semaphore_tailq sems_with_waiters =
+                       TAILQ_HEAD_INITIALIZER(sems_with_waiters);
+/* The lock ordering is sems_with_waiters_lock -> any_sem_lock */
+spinlock_t sems_with_waiters_lock = SPINLOCK_INITIALIZER_IRQSAVE;
+
+static void debug_lock_semlist(void)
+{
+       spin_lock_irqsave(&sems_with_waiters_lock);
+}
+
+static void debug_unlock_semlist(void)
+{
+       spin_unlock_irqsave(&sems_with_waiters_lock);
+}
+
+/* this gets called any time we downed the sem, regardless of whether or not we
+ * waited */
+static void debug_downed_sem(struct semaphore *sem)
+{
+       if (TAILQ_EMPTY(&sem->waiters) || sem->is_on_list)
+               return;
+       TAILQ_INSERT_HEAD(&sems_with_waiters, sem, link);
+       sem->is_on_list = TRUE;
+}
+
+/* Called when a sem is upped.  It may or may not have waiters, and it may or
+ * may not be on the list. (we could up several times past 0). */
+static void debug_upped_sem(struct semaphore *sem)
+{
+       if (TAILQ_EMPTY(&sem->waiters) && sem->is_on_list) {
+               TAILQ_REMOVE(&sems_with_waiters, sem, link);
+               sem->is_on_list = FALSE;
+       }
+}
+
+#else
+
+static void debug_lock_semlist(void)
+{
+       /* no debugging */
+}
+
+static void debug_unlock_semlist(void)
+{
+       /* no debugging */
+}
+
+static void debug_downed_sem(struct semaphore *sem)
+{
+       /* no debugging */
+}
+
+static void debug_upped_sem(struct semaphore *sem)
+{
+       /* no debugging */
+}
+
+#endif /* CONFIG_SEMAPHORE_DEBUG */
+
+static bool __sem_has_pid(struct semaphore *sem, pid_t pid)
+{
+       struct kthread *kth_i;
+
+       if (pid == -1)
+               return TRUE;
+       TAILQ_FOREACH(kth_i, &sem->waiters, link) {
+               if (kth_i->proc) {
+                       if (kth_i->proc->pid == pid)
+                               return TRUE;
+               } else {
+                       if (pid == 0)
+                               return TRUE;
+               }
+       }
+       return FALSE;
+}
+
+static void print_sem_info(struct semaphore *sem, pid_t pid)
+{
+       struct kthread *kth_i;
+
+       /* Always safe to irqsave */
+       spin_lock_irqsave(&sem->lock);
+       if (!__sem_has_pid(sem, pid)) {
+               spin_unlock_irqsave(&sem->lock);
+               return;
+       }
+       printk("Semaphore %p has %d signals (neg = waiters)\n", sem,
+              sem->nr_signals);
+       TAILQ_FOREACH(kth_i, &sem->waiters, link)
+               printk("\tKthread %p (%s), proc %d, sysc %p, pc/frame %p %p\n",
+                      kth_i, kth_i->name, kth_i->proc ? kth_i->proc->pid : 0,
+                      kth_i->sysc, jmpbuf_get_pc(&kth_i->context),
+                      jmpbuf_get_fp(&kth_i->context));
+       printk("\n");
+       spin_unlock_irqsave(&sem->lock);
+}
+
+void print_all_sem_info(pid_t pid)
+{
+#ifdef CONFIG_SEMAPHORE_DEBUG
+       struct semaphore *sem_i;
+       printk("All sems with waiters:\n");
+       spin_lock_irqsave(&sems_with_waiters_lock);
+       TAILQ_FOREACH(sem_i, &sems_with_waiters, link)
+               print_sem_info(sem_i, pid);
+       spin_unlock_irqsave(&sems_with_waiters_lock);
+#else
+       printk("Failed to print all sems: build with CONFIG_SEMAPHORE_DEBUG\n");
+#endif
+}
+
 /* Condition variables, using semaphores and kthreads */
 void cv_init(struct cond_var *cv)
 {
        sem_init(&cv->sem, 0);
-       spinlock_init(&cv->lock);
+       cv->lock = &cv->internal_lock;
+       spinlock_init(cv->lock);
        cv->nr_waiters = 0;
        cv->irq_okay = FALSE;
 }
@@ -358,19 +693,36 @@ void cv_init(struct cond_var *cv)
 void cv_init_irqsave(struct cond_var *cv)
 {
        sem_init_irqsave(&cv->sem, 0);
-       spinlock_init_irqsave(&cv->lock);
+       cv->lock = &cv->internal_lock;
+       spinlock_init_irqsave(cv->lock);
        cv->nr_waiters = 0;
        cv->irq_okay = TRUE;
 }
 
+void cv_init_with_lock(struct cond_var *cv, spinlock_t *lock)
+{
+       sem_init(&cv->sem, 0);
+       cv->nr_waiters = 0;
+       cv->lock = lock;
+       cv->irq_okay = FALSE;
+}
+
+void cv_init_irqsave_with_lock(struct cond_var *cv, spinlock_t *lock)
+{
+       sem_init_irqsave(&cv->sem, 0);
+       cv->nr_waiters = 0;
+       cv->lock = lock;
+       cv->irq_okay = TRUE;
+}
+
 void cv_lock(struct cond_var *cv)
 {
-       spin_lock(&cv->lock);
+       spin_lock(cv->lock);
 }
 
 void cv_unlock(struct cond_var *cv)
 {
-       spin_unlock(&cv->lock);
+       spin_unlock(cv->lock);
 }
 
 void cv_lock_irqsave(struct cond_var *cv, int8_t *irq_state)
@@ -401,7 +753,7 @@ void cv_wait_and_unlock(struct cond_var *cv)
 {
        unsigned long nr_prev_waiters;
        nr_prev_waiters = cv->nr_waiters++;
-       spin_unlock(&cv->lock);
+       spin_unlock(cv->lock);
        /* Wait til our turn.  This forces an ordering of all waiters such that the
         * order in which they wait is the order in which they down the sem. */
        while (nr_prev_waiters != nr_sem_waiters(&cv->sem))
@@ -413,10 +765,13 @@ void cv_wait_and_unlock(struct cond_var *cv)
        sem_down(&cv->sem);
 }
 
-/* Comes in locked.  Note cv_lock does not disable irqs. */
+/* Comes in locked.  Note cv_lock does not disable irqs.   They should still be
+ * disabled from the initial cv_lock_irqsave(). */
 void cv_wait(struct cond_var *cv)
 {
        cv_wait_and_unlock(cv);
+       if (cv->irq_okay)
+               assert(!irq_is_enabled());
        cv_lock(cv);
 }
 
@@ -424,13 +779,17 @@ void cv_wait(struct cond_var *cv)
 static void sem_wake_one(struct semaphore *sem)
 {
        struct kthread *kthread;
+
        /* these locks will be irqsaved if the CV is irqsave (only need the one) */
+       debug_lock_semlist();
        spin_lock(&sem->lock);
        assert(sem->nr_signals < 0);
        sem->nr_signals++;
        kthread = TAILQ_FIRST(&sem->waiters);
        TAILQ_REMOVE(&sem->waiters, kthread, link);
+       debug_upped_sem(sem);
        spin_unlock(&sem->lock);
+       debug_unlock_semlist();
        kthread_runnable(kthread);
 }
 
@@ -461,16 +820,16 @@ void __cv_broadcast(struct cond_var *cv)
 
 void cv_signal(struct cond_var *cv)
 {
-       spin_lock(&cv->lock);
+       spin_lock(cv->lock);
        __cv_signal(cv);
-       spin_unlock(&cv->lock);
+       spin_unlock(cv->lock);
 }
 
 void cv_broadcast(struct cond_var *cv)
 {
-       spin_lock(&cv->lock);
+       spin_lock(cv->lock);
        __cv_broadcast(cv);
-       spin_unlock(&cv->lock);
+       spin_unlock(cv->lock);
 }
 
 void cv_signal_irqsave(struct cond_var *cv, int8_t *irq_state)
@@ -486,3 +845,223 @@ void cv_broadcast_irqsave(struct cond_var *cv, int8_t *irq_state)
        cv_broadcast(cv);
        enable_irqsave(irq_state);
 }
+
+/* Helper, aborts and releases a CLE.  dereg_ spinwaits on abort_in_progress.
+ * This can throw a PF */
+static void __abort_and_release_cle(struct cv_lookup_elm *cle)
+{
+       int8_t irq_state = 0;
+       /* At this point, we have a handle on the syscall that we want to abort (via
+        * the cle), and we know none of the memory will disappear on us (deregers
+        * wait on the flag).  So we'll signal ABORT, which rendez will pick up next
+        * time it is awake.  Then we make sure it is awake with a broadcast. */
+       atomic_or(&cle->sysc->flags, SC_ABORT);
+       cmb();  /* flags write before signal; atomic op provided CPU mb */
+       cv_broadcast_irqsave(cle->cv, &irq_state);
+       cmb();  /* broadcast writes before abort flag; atomic op provided CPU mb */
+       atomic_dec(&cle->abort_in_progress);
+}
+
+/* Attempts to abort p's sysc.  It will only do so if the sysc lookup succeeds,
+ * so we can handle "guesses" for syscalls that might not be sleeping.  This
+ * style of "do it if you know you can" is the best way here - anything else
+ * runs into situations where you don't know if the memory is safe to touch or
+ * not (we're doing a lookup via pointer address, and only dereferencing if that
+ * succeeds).  Even something simple like letting userspace write SC_ABORT is
+ * very hard for them, since they don't know a sysc's state for sure (under the
+ * current system).
+ *
+ * Here are the rules:
+ * - if you're flagged SC_ABORT, you don't sleep
+ * - if you sleep, you're on the list
+ * - if you are on the list or abort_in_progress is set, CV is signallable, and
+ *   all the memory for CLE is safe */
+bool abort_sysc(struct proc *p, struct syscall *sysc)
+{
+       ERRSTACK(1);
+       struct cv_lookup_elm *cle;
+       int8_t irq_state = 0;
+
+       spin_lock_irqsave(&p->abort_list_lock);
+       TAILQ_FOREACH(cle, &p->abortable_sleepers, link) {
+               if (cle->sysc == sysc) {
+                       /* Note: we could have multiple aborters, so we need to use a
+                        * numeric refcnt instead of a flag. */
+                       atomic_inc(&cle->abort_in_progress);
+                       break;
+               }
+       }
+       spin_unlock_irqsave(&p->abort_list_lock);
+       if (!cle)
+               return FALSE;
+       if (!waserror())        /* discard error */
+               __abort_and_release_cle(cle);
+       poperror();
+       return TRUE;
+}
+
+/* This will abort any abortables at the time the call was started for which
+ * should_abort(cle, arg) returns true.  New abortables could be registered
+ * concurrently.
+ *
+ * One caller for this is proc_destroy(), in which case DYING_ABORT will be set,
+ * and new abortables will quickly abort and dereg when they see their proc is
+ * DYING_ABORT. */
+static int __abort_all_sysc(struct proc *p,
+                            bool (*should_abort)(struct cv_lookup_elm*, void*),
+                            void *arg)
+{
+       ERRSTACK(1);
+       struct cv_lookup_elm *cle;
+       int8_t irq_state = 0;
+       struct cv_lookup_tailq abortall_list;
+       uintptr_t old_proc = switch_to(p);
+       int ret = 0;
+
+       /* Concerns: we need to not remove them from their original list, since
+        * concurrent wake ups will cause a dereg, which will remove from the list.
+        * We also can't touch freed memory, so we need a refcnt to keep cles
+        * around. */
+       TAILQ_INIT(&abortall_list);
+       spin_lock_irqsave(&p->abort_list_lock);
+       TAILQ_FOREACH(cle, &p->abortable_sleepers, link) {
+               if (!should_abort(cle, arg))
+                       continue;
+               atomic_inc(&cle->abort_in_progress);
+               TAILQ_INSERT_HEAD(&abortall_list, cle, abortall_link);
+               ret++;
+       }
+       spin_unlock_irqsave(&p->abort_list_lock);
+       if (!waserror()) { /* discard error */
+               TAILQ_FOREACH(cle, &abortall_list, abortall_link)
+                       __abort_and_release_cle(cle);
+       }
+       poperror();
+       switch_back(p, old_proc);
+       return ret;
+}
+
+static bool always_abort(struct cv_lookup_elm *cle, void *arg)
+{
+       return TRUE;
+}
+
+void abort_all_sysc(struct proc *p)
+{
+       __abort_all_sysc(p, always_abort, 0);
+}
+
+/* cle->sysc could be a bad pointer.  we can either use copy_from_user (btw,
+ * we're already in their addr space) or we can use a waserror in
+ * __abort_all_sysc().  Both options are fine.  I went with it here for a couple
+ * reasons.  It is only this abort function pointer that accesses sysc, though
+ * that could change.  Our syscall aborting isn't plugged into a broader error()
+ * handler yet, which means we'd want to poperror instead of nexterror in
+ * __abort_all_sysc, and that would required int ret getting a volatile flag. */
+static bool sysc_uses_fd(struct cv_lookup_elm *cle, void *fd)
+{
+       struct syscall local_sysc;
+       int err;
+
+       err = copy_from_user(&local_sysc, cle->sysc, sizeof(struct syscall));
+       /* Trigger an abort on error */
+       if (err)
+               return TRUE;
+       return syscall_uses_fd(&local_sysc, (int)(long)fd);
+}
+
+int abort_all_sysc_fd(struct proc *p, int fd)
+{
+       return __abort_all_sysc(p, sysc_uses_fd, (void*)(long)fd);
+}
+
+/* Being on the abortable list means that the CLE, KTH, SYSC, and CV are valid
+ * memory.  The lock ordering is {CV lock, list_lock}.  Callers to this *will*
+ * have CV held.  This is done to avoid excessive locking in places like
+ * rendez_sleep, which want to check the condition before registering. */
+void __reg_abortable_cv(struct cv_lookup_elm *cle, struct cond_var *cv)
+{
+       struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       cle->cv = cv;
+       cle->kthread = pcpui->cur_kthread;
+       /* Could be a ktask.  Can build in support for aborting these later */
+       if (is_ktask(cle->kthread)) {
+               cle->sysc = 0;
+               return;
+       }
+       cle->sysc = cle->kthread->sysc;
+       cle->proc = pcpui->cur_proc;
+       atomic_init(&cle->abort_in_progress, 0);
+       spin_lock_irqsave(&cle->proc->abort_list_lock);
+       TAILQ_INSERT_HEAD(&cle->proc->abortable_sleepers, cle, link);
+       spin_unlock_irqsave(&cle->proc->abort_list_lock);
+}
+
+/* We're racing with the aborter too, who will hold the flag in cle to protect
+ * its ref on our cle.  While the lock ordering is CV, list, callers to this
+ * must *not* have the cv lock held.  The reason is this waits on a successful
+ * abort_sysc, which is trying to cv_{signal,broadcast}, which could wait on the
+ * CV lock.  So if we hold the CV lock, we can deadlock (circular dependency).*/
+void dereg_abortable_cv(struct cv_lookup_elm *cle)
+{
+       if (is_ktask(cle->kthread))
+               return;
+       assert(cle->proc);
+       spin_lock_irqsave(&cle->proc->abort_list_lock);
+       TAILQ_REMOVE(&cle->proc->abortable_sleepers, cle, link);
+       spin_unlock_irqsave(&cle->proc->abort_list_lock);
+       /* If we won the race and yanked it out of the list before abort claimed it,
+        * this will already be FALSE. */
+       while (atomic_read(&cle->abort_in_progress))
+               cpu_relax();
+}
+
+/* Helper to sleepers to know if they should abort or not.  I'll probably extend
+ * this with things for ktasks in the future. */
+bool should_abort(struct cv_lookup_elm *cle)
+{
+       struct syscall local_sysc;
+       int err;
+
+       if (is_ktask(cle->kthread))
+               return FALSE;
+       if (cle->proc && (cle->proc->state == PROC_DYING_ABORT))
+               return TRUE;
+       if (cle->sysc) {
+               assert(cle->proc && (cle->proc == current));
+               err = copy_from_user(&local_sysc, cle->sysc,
+                                    offsetof(struct syscall, flags) +
+                                    sizeof(cle->sysc->flags));
+               /* just go ahead and abort if there was an error */
+               if (err || (atomic_read(&local_sysc.flags) & SC_ABORT))
+                       return TRUE;
+       }
+       return FALSE;
+}
+
+/* Sometimes the kernel needs to switch out of process context and into a
+ * 'process-less' kernel thread.  This is basically a ktask.  We use this mostly
+ * when performing file ops as the kernel.  It's nasty, and all uses of this
+ * probably should be removed.  (TODO: KFOP). */
+uintptr_t switch_to_ktask(void)
+{
+       struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       struct kthread *kth = pcpui->cur_kthread;
+
+       if (is_ktask(kth))
+               return 0;
+       /* We leave the SAVE_ADDR_SPACE flag on.  Now we're basically a ktask that
+        * cares about its addr space, since we need to return to it (not that we're
+        * leaving). */
+       kth->flags |= KTH_IS_KTASK;
+       return 1;
+}
+
+void switch_back_from_ktask(uintptr_t old_ret)
+{
+       struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       struct kthread *kth = pcpui->cur_kthread;
+
+       if (old_ret)
+               kth->flags &= ~KTH_IS_KTASK;
+}