Vcore management uses the lists
[akaros.git] / kern / src / process.c
index af3c7ba..32b3201 100644 (file)
@@ -7,8 +7,9 @@
 #endif
 
 #include <ros/bcq.h>
+#include <event.h>
 #include <arch/arch.h>
-#include <arch/bitmask.h>
+#include <bitmask.h>
 #include <process.h>
 #include <atomic.h>
 #include <smp.h>
@@ -18,7 +19,7 @@
 #include <manager.h>
 #include <stdio.h>
 #include <assert.h>
-#include <timing.h>
+#include <time.h>
 #include <hashtable.h>
 #include <slab.h>
 #include <sys/queue.h>
@@ -53,8 +54,6 @@ void put_idle_core(uint32_t coreid)
 
 /* Other helpers, implemented later. */
 static void __proc_startcore(struct proc *p, trapframe_t *tf);
-static uint32_t get_free_vcoreid(struct proc *SAFE p, uint32_t prev);
-static uint32_t get_busy_vcoreid(struct proc *SAFE p, uint32_t prev);
 static bool is_mapped_vcore(struct proc *p, uint32_t pcoreid);
 static uint32_t get_vcoreid(struct proc *p, uint32_t pcoreid);
 static uint32_t get_pcoreid(struct proc *p, uint32_t vcoreid);
@@ -172,7 +171,7 @@ struct proc *pid2proc(pid_t pid)
        spin_lock(&pid_hash_lock);
        struct proc *p = hashtable_search(pid_hash, (void*)pid);
        if (p)
-               if (!kref_get_not_zero(&p->kref, 1))
+               if (!kref_get_not_zero(&p->p_kref, 1))
                        p = 0;
        spin_unlock(&pid_hash_lock);
        return p;
@@ -183,6 +182,8 @@ struct proc *pid2proc(pid_t pid)
  * any process related function. */
 void proc_init(void)
 {
+       /* Catch issues with the vcoremap and TAILQ_ENTRY sizes */
+       static_assert(sizeof(TAILQ_ENTRY(vcore)) == sizeof(void*) * 2);
        proc_cache = kmem_cache_create("proc", sizeof(struct proc),
                     MAX(HW_CACHE_ALIGN, __alignof__(struct proc)), 0, 0, 0);
        /* Init PID mask and hash.  pid 0 is reserved. */
@@ -237,23 +238,38 @@ void proc_init(void)
        atomic_init(&num_envs, 0);
 }
 
-void
-proc_init_procinfo(struct proc* p)
+/* Be sure you init'd the vcore lists before calling this. */
+static void proc_init_procinfo(struct proc* p)
 {
-       memset(&p->procinfo->vcoremap, 0, sizeof(p->procinfo->vcoremap));
-       memset(&p->procinfo->pcoremap, 0, sizeof(p->procinfo->pcoremap));
-       p->procinfo->num_vcores = 0;
-       p->procinfo->coremap_seqctr = SEQCTR_INITIALIZER;
-       // TODO: change these too
        p->procinfo->pid = p->pid;
        p->procinfo->ppid = p->ppid;
-       p->procinfo->tsc_freq = system_timing.tsc_freq;
        // TODO: maybe do something smarter here
 #ifdef __CONFIG_DISABLE_SMT__
        p->procinfo->max_vcores = num_cpus >> 1;
 #else
        p->procinfo->max_vcores = MAX(1,num_cpus-num_mgmtcores);
 #endif /* __CONFIG_DISABLE_SMT__ */
+       p->procinfo->tsc_freq = system_timing.tsc_freq;
+       p->procinfo->heap_bottom = (void*)UTEXT;
+       /* 0'ing the arguments.  Some higher function will need to set them */
+       memset(p->procinfo->argp, 0, sizeof(p->procinfo->argp));
+       memset(p->procinfo->argbuf, 0, sizeof(p->procinfo->argbuf));
+       /* 0'ing the vcore/pcore map.  Will link the vcores later. */
+       memset(&p->procinfo->vcoremap, 0, sizeof(p->procinfo->vcoremap));
+       memset(&p->procinfo->pcoremap, 0, sizeof(p->procinfo->pcoremap));
+       p->procinfo->num_vcores = 0;
+       p->procinfo->coremap_seqctr = SEQCTR_INITIALIZER;
+       /* For now, we'll go up to the max num_cpus (at runtime).  In the future,
+        * there may be cases where we can have more vcores than num_cpus, but for
+        * now we'll leave it like this. */
+       for (int i = 0; i < num_cpus; i++) {
+               TAILQ_INSERT_TAIL(&p->inactive_vcs, &p->procinfo->vcoremap[i], list);
+       }
+}
+
+static void proc_init_procdata(struct proc *p)
+{
+       memset(p->procdata, 0, sizeof(struct procdata));
 }
 
 /* Allocates and initializes a process, with the given parent.  Currently
@@ -272,7 +288,7 @@ error_t proc_alloc(struct proc **pp, struct proc *parent)
        { INITSTRUCT(*p)
 
        /* one reference for the proc existing, and one for the ref we pass back. */
-       kref_init(&p->kref, __proc_free, 2);
+       kref_init(&p->p_kref, __proc_free, 2);
        // Setup the default map of where to get cache colors from
        p->cache_colors_map = global_cache_colors_map;
        p->next_cache_color = 0;
@@ -287,28 +303,24 @@ error_t proc_alloc(struct proc **pp, struct proc *parent)
        }
        /* Set the basic status variables. */
        spinlock_init(&p->proc_lock);
-       p->exitcode = 0;
+       p->exitcode = 1337;     /* so we can see processes killed by the kernel */
        p->ppid = parent ? parent->pid : 0;
        p->state = PROC_CREATED; /* shouldn't go through state machine for init */
        p->env_flags = 0;
        p->env_entry = 0; // cheating.  this really gets set later
-       p->procinfo->heap_bottom = (void*)UTEXT;
-       p->heap_top = (void*)UTEXT;
+       p->heap_top = (void*)UTEXT;     /* heap_bottom set in proc_init_procinfo */
        memset(&p->resources, 0, sizeof(p->resources));
        memset(&p->env_ancillary_state, 0, sizeof(p->env_ancillary_state));
        memset(&p->env_tf, 0, sizeof(p->env_tf));
        TAILQ_INIT(&p->vm_regions); /* could init this in the slab */
-
-       /* Initialize the contents of the e->procinfo structure */
+       /* Initialize the vcore lists, we'll build the inactive list so that it includes
+        * all vcores when we initialize procinfo.  Do this before initing procinfo. */
+       TAILQ_INIT(&p->online_vcs);
+       TAILQ_INIT(&p->bulk_preempted_vcs);
+       TAILQ_INIT(&p->inactive_vcs);
+       /* Init procinfo/procdata.  Procinfo's argp/argb are 0'd */
        proc_init_procinfo(p);
-       /* Initialize the contents of the e->procdata structure */
-
-       /* Initialize the generic syscall ring buffer */
-       SHARED_RING_INIT(&p->procdata->syscallring);
-       /* Initialize the backend of the syscall ring buffer */
-       BACK_RING_INIT(&p->syscallbackring,
-                      &p->procdata->syscallring,
-                      SYSCALLRINGSIZE);
+       proc_init_procdata(p);
 
        /* Initialize the generic sysevent ring buffer */
        SHARED_RING_INIT(&p->procdata->syseventring);
@@ -332,6 +344,9 @@ error_t proc_alloc(struct proc **pp, struct proc *parent)
        p->open_files.max_fdset = NR_FILE_DESC_DEFAULT;
        p->open_files.fd = p->open_files.fd_array;
        p->open_files.open_fds = (struct fd_set*)&p->open_files.open_fds_init;
+       /* Init the ucq hash lock */
+       p->ucq_hashlock = (struct hashlock*)&p->ucq_hl_noref;
+       hashlock_init(p->ucq_hashlock, HASHLOCK_DEFAULT_SZ);
 
        atomic_inc(&num_envs);
        frontend_proc_init(p);
@@ -375,14 +390,13 @@ struct proc *proc_create(struct file *prog, char **argv, char **envp)
  * address space and deallocate any other used memory. */
 static void __proc_free(struct kref *kref)
 {
-       struct proc *p = container_of(kref, struct proc, kref);
+       struct proc *p = container_of(kref, struct proc, p_kref);
        physaddr_t pa;
 
        printd("[PID %d] freeing proc: %d\n", current ? current->pid : 0, p->pid);
        // All parts of the kernel should have decref'd before __proc_free is called
-       assert(kref_refcnt(&p->kref) == 0);
+       assert(kref_refcnt(&p->p_kref) == 0);
 
-       close_all_files(&p->open_files, FALSE);
        kref_put(&p->fs_env.root->d_kref);
        kref_put(&p->fs_env.pwd->d_kref);
        destroy_vmrs(p);
@@ -422,6 +436,19 @@ bool proc_controls(struct proc *actor, struct proc *target)
        return ((actor == target) || (target->ppid == actor->pid));
 }
 
+/* Helper to incref by val.  Using the helper to help debug/interpose on proc
+ * ref counting.  Note that pid2proc doesn't use this interface. */
+void proc_incref(struct proc *p, unsigned int val)
+{
+       kref_get(&p->p_kref, val);
+}
+
+/* Helper to decref for debugging.  Don't directly kref_put() for now. */
+void proc_decref(struct proc *p)
+{
+       kref_put(&p->p_kref);
+}
+
 /* Helper, makes p the 'current' process, dropping the old current/cr3.  Don't
  * incref - this assumes the passed in reference already counted 'current'. */
 static void __set_proc_current(struct proc *p)
@@ -439,7 +466,7 @@ static void __set_proc_current(struct proc *p)
                 * rarely happen, since we usually proactively leave process context,
                 * but this is the fallback. */
                if (pcpui->cur_proc)
-                       kref_put(&pcpui->cur_proc->kref);
+                       proc_decref(pcpui->cur_proc);
                pcpui->cur_proc = p;
        }
 }
@@ -461,6 +488,7 @@ static void __set_proc_current(struct proc *p)
 void proc_run(struct proc *p)
 {
        bool self_ipi_pending = FALSE;
+       struct vcore *vc_i;
        spin_lock(&p->proc_lock);
 
        switch (p->state) {
@@ -479,14 +507,16 @@ void proc_run(struct proc *p)
                         * Also, this is the signal used in trap.c to know to save the tf in
                         * env_tf. */
                        __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
-                       p->procinfo->num_vcores = 0;
+                       p->procinfo->num_vcores = 0;    /* TODO (VC#) */
+                       /* TODO: For now, we won't count this as an active vcore (on the
+                        * lists).  This gets unmapped in resource.c, and needs work. */
                        __map_vcore(p, 0, core_id()); // sort of.  this needs work.
                        __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
                        /* __set_proc_current assumes the reference we give it is for
                         * current.  Decref if current is already properly set, otherwise
                         * ensure current is set. */
                        if (p == current)
-                               kref_put(&p->kref);
+                               proc_decref(p);
                        else
                                __set_proc_current(p);
                        /* We restartcore, instead of startcore, since startcore is a bit
@@ -504,14 +534,18 @@ void proc_run(struct proc *p)
                                __proc_set_state(p, PROC_RUNNING_M);
                                /* Up the refcnt, since num_vcores are going to start using this
                                 * process and have it loaded in their 'current'. */
-                               kref_get(&p->kref, p->procinfo->num_vcores);
+                               proc_incref(p, p->procinfo->num_vcores);
                                /* If the core we are running on is in the vcoremap, we will get
                                 * an IPI (once we reenable interrupts) and never return. */
                                if (is_mapped_vcore(p, core_id()))
                                        self_ipi_pending = TRUE;
-                               for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++)
-                                       send_kernel_message(get_pcoreid(p, i), __startcore, p, 0,
-                                                           0, KMSG_ROUTINE);
+                               /* Send kernel messages to all online vcores (which were added
+                                * to the list and mapped in __proc_give_cores()), making them
+                                * turn online */
+                               TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list) {
+                                       send_kernel_message(vc_i->pcoreid, __startcore, (long)p,
+                                                           0, 0, KMSG_ROUTINE);
+                               }
                        } else {
                                warn("Tried to proc_run() an _M with no vcores!");
                        }
@@ -581,14 +615,16 @@ static void __proc_startcore(struct proc *p, trapframe_t *tf)
 void proc_restartcore(void)
 {
        struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       assert(!pcpui->cur_sysc);
        /* If there is no cur_tf, it is because the old one was already restarted
         * (and we weren't interrupting another one to finish).  In which case, we
         * should just smp_idle() */
        if (!pcpui->cur_tf) {
-               assert(!current);       /* might be wrong, but i want to know if it is */
+               /* It is possible for us to have current loaded if a kthread restarted
+                * after the process yielded the core. */
+               abandon_core();
                smp_idle();
        }
-       /* TODO: this is where we can decide to smp_idle() if there is no cur_tf */
        /* Need ints disabled when we return from processing (race) */
        disable_irq();
        /* Need to be current (set by the caller), in case a kmsg is there that
@@ -634,7 +670,7 @@ void proc_destroy(struct proc *p)
                case PROC_RUNNABLE_M:
                        /* Need to reclaim any cores this proc might have, even though it's
                         * not running yet. */
-                       __proc_take_allcores(p, NULL, NULL, NULL, NULL);
+                       __proc_take_allcores(p, 0, 0, 0, 0);
                        // fallthrough
                case PROC_RUNNABLE_S:
                        // Think about other lists, like WAITING, or better ways to do this
@@ -645,7 +681,7 @@ void proc_destroy(struct proc *p)
                        // here's how to do it manually
                        if (current == p) {
                                lcr3(boot_cr3);
-                               kref_put(&p->kref);             /* this decref is for the cr3 */
+                               proc_decref(p);         /* this decref is for the cr3 */
                                current = NULL;
                        }
                        #endif
@@ -666,8 +702,7 @@ void proc_destroy(struct proc *p)
                         * deallocate the cores.
                         * The rule is that the vcoremap is set before proc_run, and reset
                         * within proc_destroy */
-                       __proc_take_allcores(p, __death, (void *SNT)0, (void *SNT)0,
-                                            (void *SNT)0);
+                       __proc_take_allcores(p, __death, 0, 0, 0);
                        break;
                case PROC_CREATED:
                        break;
@@ -676,8 +711,12 @@ void proc_destroy(struct proc *p)
                              __FUNCTION__);
        }
        __proc_set_state(p, PROC_DYING);
-       /* This kref_put() is for the process's existence. */
-       kref_put(&p->kref);
+       /* This prevents processes from accessing their old files while dying, and
+        * will help if these files (or similar objects in the future) hold
+        * references to p (preventing a __proc_free()). */
+       close_all_files(&p->open_files, FALSE);
+       /* This decref is for the process's existence. */
+       proc_decref(p);
        /* Unlock and possible decref and wait.  A death IPI should be on its way,
         * either from the RUNNING_S one, or from proc_take_cores with a __death.
         * in general, interrupts should be on when you call proc_destroy locally,
@@ -689,34 +728,6 @@ void proc_destroy(struct proc *p)
        return;
 }
 
-/* Helper function.  Starting from prev, it will find the next free vcoreid,
- * which is the next vcore that is not valid.
- * You better hold the lock before calling this. */
-static uint32_t get_free_vcoreid(struct proc *SAFE p, uint32_t prev)
-{
-       uint32_t i;
-       for (i = prev; i < MAX_NUM_CPUS; i++)
-               if (!p->procinfo->vcoremap[i].valid)
-                       break;
-       if (i + 1 >= MAX_NUM_CPUS)
-               warn("At the end of the vcorelist.  Might want to check that out.");
-       return i;
-}
-
-/* Helper function.  Starting from prev, it will find the next busy vcoreid,
- * which is the next vcore that is valid.
- * You better hold the lock before calling this. */
-static uint32_t get_busy_vcoreid(struct proc *SAFE p, uint32_t prev)
-{
-       uint32_t i;
-       for (i = prev; i < MAX_NUM_CPUS; i++)
-               if (p->procinfo->vcoremap[i].valid)
-                       break;
-       if (i + 1 >= MAX_NUM_CPUS)
-               warn("At the end of the vcorelist.  Might want to check that out.");
-       return i;
-}
-
 /* Helper function.  Is the given pcore a mapped vcore?  No locking involved, be
  * careful. */
 static bool is_mapped_vcore(struct proc *p, uint32_t pcoreid)
@@ -736,7 +747,7 @@ static uint32_t get_vcoreid(struct proc *p, uint32_t pcoreid)
  * No locking involved, be careful.  Panics on failure. */
 static uint32_t get_pcoreid(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
 {
-       assert(p->procinfo->vcoremap[vcoreid].valid);
+       assert(vcore_is_mapped(p, vcoreid));
        return p->procinfo->vcoremap[vcoreid].pcoreid;
 }
 
@@ -769,7 +780,7 @@ void __proc_yield_s(struct proc *p, struct trapframe *tf)
 void proc_yield(struct proc *SAFE p, bool being_nice)
 {
        uint32_t vcoreid = get_vcoreid(p, core_id());
-       struct vcore *vc = &p->procinfo->vcoremap[vcoreid];
+       struct vcore *vc = vcoreid2vcore(p, vcoreid);
 
        /* no reason to be nice, return */
        if (being_nice && !vc->preempt_pending)
@@ -802,8 +813,12 @@ void proc_yield(struct proc *SAFE p, bool being_nice)
                                return;
                        }
                        __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
-                       // give up core
-                       __unmap_vcore(p, get_vcoreid(p, core_id()));
+                       /* Remove from the online list, add to the yielded list, and unmap
+                        * the vcore, which gives up the core. */
+                       TAILQ_REMOVE(&p->online_vcs, vc, list);
+                       TAILQ_INSERT_HEAD(&p->inactive_vcs, vc, list);
+                       __unmap_vcore(p, vcoreid);
+                       /* Adjust implied resource desires */
                        p->resources[RES_CORES].amt_granted = --(p->procinfo->num_vcores);
                        if (!being_nice)
                                p->resources[RES_CORES].amt_wanted = p->procinfo->num_vcores;
@@ -818,13 +833,17 @@ void proc_yield(struct proc *SAFE p, bool being_nice)
                                schedule_proc(p);
                        }
                        break;
+               case (PROC_DYING):
+                       /* just return and take the death message (which should be otw) */
+                       spin_unlock(&p->proc_lock);
+                       return;
                default:
                        // there are races that can lead to this (async death, preempt, etc)
                        panic("Weird state(%s) in %s()", procstate2str(p->state),
                              __FUNCTION__);
        }
        spin_unlock(&p->proc_lock);
-       kref_put(&p->kref);                     /* need to eat the ref passed in */
+       proc_decref(p);                 /* need to eat the ref passed in */
        /* TODO: (RMS) If there was a change to the idle cores, try and give our
         * core to someone who was preempted. */
        /* Clean up the core and idle.  For mgmt cores, they will ultimately call
@@ -833,76 +852,38 @@ void proc_yield(struct proc *SAFE p, bool being_nice)
        smp_idle();
 }
 
-/* If you expect to notify yourself, cleanup state and process_routine_kmsg() */
-void do_notify(struct proc *p, uint32_t vcoreid, unsigned int notif,
-               struct notif_event *ne)
+/* Sends a notification (aka active notification, aka IPI) to p's vcore.  We
+ * only send a notification if one isn't already pending and they are enabled.
+ * There's a bunch of weird cases with this, and how pending / enabled are
+ * signals between the user and kernel - check the documentation.
+ *
+ * If you expect to notify yourself, cleanup state and process_routine_kmsg() */
+void proc_notify(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
 {
-       printd("sending notif %d to proc %p\n", notif, p);
-       assert(notif < MAX_NR_NOTIF);
-       if (ne)
-               assert(notif == ne->ne_type);
-
-       struct notif_method *nm = &p->procdata->notif_methods[notif];
        struct preempt_data *vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
-
-       printd("nm = %p, vcpd = %p\n", nm, vcpd);
-       /* enqueue notif message or toggle bits */
-       if (ne && nm->flags & NOTIF_MSG) {
-               if (bcq_enqueue(&vcpd->notif_evts, ne, NR_PERCORE_EVENTS, 4)) {
-                       atomic_inc((atomic_t)&vcpd->event_overflows); // careful here
-                       SET_BITMASK_BIT_ATOMIC(vcpd->notif_bmask, notif);
-               }
-       } else {
-               SET_BITMASK_BIT_ATOMIC(vcpd->notif_bmask, notif);
-       }
-
-       /* Active notification */
        /* TODO: Currently, there is a race for notif_pending, and multiple senders
         * can send an IPI.  Worst thing is that the process gets interrupted
         * briefly and the kernel immediately returns back once it realizes notifs
         * are masked.  To fix it, we'll need atomic_swapb() (right answer), or not
         * use a bool. (wrong answer). */
-       if (nm->flags & NOTIF_IPI && !vcpd->notif_pending) {
+       if (!vcpd->notif_pending) {
                vcpd->notif_pending = TRUE;
                if (vcpd->notif_enabled) {
                        /* GIANT WARNING: we aren't using the proc-lock to protect the
                         * vcoremap.  We want to be able to use this from interrupt context,
-                        * and don't want the proc_lock to be an irqsave.
-                        */
+                        * and don't want the proc_lock to be an irqsave.  Spurious
+                        * __notify() kmsgs are okay (it checks to see if the right receiver
+                        * is current). */
                        if ((p->state & PROC_RUNNING_M) && // TODO: (VC#) (_S state)
-                                     (p->procinfo->vcoremap[vcoreid].valid)) {
+                                     vcore_is_mapped(p, vcoreid)) {
                                printd("[kernel] sending notif to vcore %d\n", vcoreid);
-                               send_kernel_message(get_pcoreid(p, vcoreid), __notify, p, 0, 0,
-                                                   KMSG_ROUTINE);
-                       } else { // TODO: think about this, fallback, etc
-                               warn("Vcore unmapped, not receiving an active notif");
+                               send_kernel_message(get_pcoreid(p, vcoreid), __notify, (long)p,
+                                                   0, 0, KMSG_ROUTINE);
                        }
                }
        }
 }
 
-/* Sends notification number notif to proc p.  Meant for generic notifications /
- * reference implementation.  do_notify does the real work.  This one mostly
- * just determines where the notif should be sent, other checks, etc.
- * Specifically, it handles the parameters of notif_methods.  If you happen to
- * notify yourself, make sure you process routine kmsgs. */
-void proc_notify(struct proc *p, unsigned int notif, struct notif_event *ne)
-{
-       assert(notif < MAX_NR_NOTIF); // notifs start at 0
-       struct notif_method *nm = &p->procdata->notif_methods[notif];
-       struct notif_event local_ne;
-
-       /* Caller can opt to not send an NE, in which case we use the notif */
-       if (!ne) {
-               ne = &local_ne;
-               ne->ne_type = notif;
-       }
-
-       if (!(nm->flags & NOTIF_WANTED))
-               return;
-       do_notify(p, nm->vcoreid, ne->ne_type, ne);
-}
-
 /************************  Preemption Functions  ******************************
  * Don't rely on these much - I'll be sure to change them up a bit.
  *
@@ -923,13 +904,16 @@ void proc_notify(struct proc *p, unsigned int notif, struct notif_event *ne)
  * about locking, do it before calling.  Takes a vcoreid! */
 void __proc_preempt_warn(struct proc *p, uint32_t vcoreid, uint64_t when)
 {
+       struct event_msg local_msg = {0};
        /* danger with doing this unlocked: preempt_pending is set, but never 0'd,
         * since it is unmapped and not dealt with (TODO)*/
        p->procinfo->vcoremap[vcoreid].preempt_pending = when;
-       /* notify, if they want to hear about this event.  regardless of how they
-        * want it, we can send this as a bit.  Subject to change. */
-       if (p->procdata->notif_methods[NE_PREEMPT_PENDING].flags | NOTIF_WANTED)
-               do_notify(p, vcoreid, NE_PREEMPT_PENDING, 0);
+
+       /* Send the event (which internally checks to see how they want it) */
+       local_msg.ev_type = EV_PREEMPT_PENDING;
+       local_msg.ev_arg1 = vcoreid;
+       send_kernel_event(p, &local_msg, vcoreid);
+
        /* TODO: consider putting in some lookup place for the alarm to find it.
         * til then, it'll have to scan the vcoremap (O(n) instead of O(m)) */
 }
@@ -938,12 +922,9 @@ void __proc_preempt_warn(struct proc *p, uint32_t vcoreid, uint64_t when)
  * care about the mapping (and you should). */
 void __proc_preempt_warnall(struct proc *p, uint64_t when)
 {
-       uint32_t active_vcoreid = 0;
-       for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++) {
-               active_vcoreid = get_busy_vcoreid(p, active_vcoreid);
-               __proc_preempt_warn(p, active_vcoreid, when);
-               active_vcoreid++;
-       }
+       struct vcore *vc_i;
+       TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
+               __proc_preempt_warn(p, vcore2vcoreid(p, vc_i), when);
        /* TODO: consider putting in some lookup place for the alarm to find it.
         * til then, it'll have to scan the vcoremap (O(n) instead of O(m)) */
 }
@@ -958,7 +939,7 @@ bool __proc_preempt_core(struct proc *p, uint32_t pcoreid)
 
        p->procinfo->vcoremap[vcoreid].preempt_served = TRUE;
        // expects a pcorelist.  assumes pcore is mapped and running_m
-       return __proc_take_cores(p, &pcoreid, 1, __preempt, p, 0, 0);
+       return __proc_take_cores(p, &pcoreid, 1, __preempt, (long)p, 0, 0);
 }
 
 /* Raw function to preempt every vcore.  Returns TRUE if the calling core will
@@ -968,13 +949,10 @@ bool __proc_preempt_all(struct proc *p)
        /* instead of doing this, we could just preempt_served all possible vcores,
         * and not just the active ones.  We would need to sort out a way to deal
         * with stale preempt_serveds first.  This might be just as fast anyways. */
-       uint32_t active_vcoreid = 0;
-       for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++) {
-               active_vcoreid = get_busy_vcoreid(p, active_vcoreid);
-               p->procinfo->vcoremap[active_vcoreid].preempt_served = TRUE;
-               active_vcoreid++;
-       }
-       return __proc_take_allcores(p, __preempt, p, 0, 0);
+       struct vcore *vc_i;
+       TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
+               vc_i->preempt_served = TRUE;
+       return __proc_take_allcores(p, __preempt, (long)p, 0, 0);
 }
 
 /* Warns and preempts a vcore from p.  No delaying / alarming, or anything.  The
@@ -982,7 +960,7 @@ bool __proc_preempt_all(struct proc *p)
 void proc_preempt_core(struct proc *p, uint32_t pcoreid, uint64_t usec)
 {
        bool self_ipi_pending = FALSE;
-       uint64_t warn_time = read_tsc() + usec * 1000000 / system_timing.tsc_freq;
+       uint64_t warn_time = read_tsc() + usec2tsc(usec);
 
        /* DYING could be okay */
        if (p->state != PROC_RUNNING_M) {
@@ -1013,7 +991,7 @@ void proc_preempt_core(struct proc *p, uint32_t pcoreid, uint64_t usec)
 void proc_preempt_all(struct proc *p, uint64_t usec)
 {
        bool self_ipi_pending = FALSE;
-       uint64_t warn_time = read_tsc() + usec * 1000000 / system_timing.tsc_freq;
+       uint64_t warn_time = read_tsc() + usec2tsc(usec);
 
        spin_lock(&p->proc_lock);
        /* DYING could be okay */
@@ -1074,6 +1052,23 @@ uint32_t proc_get_vcoreid(struct proc *SAFE p, uint32_t pcoreid)
        }
 }
 
+/* TODO: make all of these static inlines when we gut the env crap */
+bool vcore_is_mapped(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
+{
+       return p->procinfo->vcoremap[vcoreid].valid;
+}
+
+/* Can do this, or just create a new field and save it in the vcoremap */
+uint32_t vcore2vcoreid(struct proc *p, struct vcore *vc)
+{
+       return (vc - p->procinfo->vcoremap);
+}
+
+struct vcore *vcoreid2vcore(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
+{
+       return &p->procinfo->vcoremap[vcoreid];
+}
+
 /* Gives process p the additional num cores listed in pcorelist.  You must be
  * RUNNABLE_M or RUNNING_M before calling this.  If you're RUNNING_M, this will
  * startup your new cores at the entry point with their virtual IDs (or restore
@@ -1095,9 +1090,9 @@ uint32_t proc_get_vcoreid(struct proc *SAFE p, uint32_t pcoreid)
  *
  * WARNING: You must hold the proc_lock before calling this! */
 bool __proc_give_cores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist, size_t num)
-{ TRUSTEDBLOCK
+{
        bool self_ipi_pending = FALSE;
-       uint32_t free_vcoreid = 0;
+       struct vcore *new_vc;
        switch (p->state) {
                case (PROC_RUNNABLE_S):
                case (PROC_RUNNING_S):
@@ -1115,16 +1110,20 @@ bool __proc_give_cores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist, size_t num)
                                // somewhere, like someone forgot to take vcores after
                                // preempting.
                                for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++)
-                                       assert(p->procinfo->vcoremap[i].valid);
+                                       assert(vcore_is_mapped(p, i));
                        }
                        // add new items to the vcoremap
                        __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
+                       /* TODO: consider bulk preemption */
                        for (int i = 0; i < num; i++) {
-                               // find the next free slot, which should be the next one
-                               free_vcoreid = get_free_vcoreid(p, free_vcoreid);
-                               printd("setting vcore %d to pcore %d\n", free_vcoreid,
+                               new_vc = TAILQ_FIRST(&p->inactive_vcs);
+                               /* there are cases where this isn't true; deal with it later */
+                               assert(new_vc);
+                               printd("setting vcore %d to pcore %d\n", vcore2vcoreid(p, new_vc),
                                       pcorelist[i]);
-                               __map_vcore(p, free_vcoreid, pcorelist[i]);
+                               TAILQ_REMOVE(&p->inactive_vcs, new_vc, list);
+                               TAILQ_INSERT_TAIL(&p->online_vcs, new_vc, list);
+                               __map_vcore(p, vcore2vcoreid(p, new_vc), pcorelist[i]);
                                p->procinfo->num_vcores++;
                        }
                        __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
@@ -1132,15 +1131,19 @@ bool __proc_give_cores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist, size_t num)
                case (PROC_RUNNING_M):
                        /* Up the refcnt, since num cores are going to start using this
                         * process and have it loaded in their 'current'. */
-                       kref_get(&p->kref, num);
+                       proc_incref(p, num);
                        __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
                        for (int i = 0; i < num; i++) {
-                               free_vcoreid = get_free_vcoreid(p, free_vcoreid);
-                               printd("setting vcore %d to pcore %d\n", free_vcoreid,
+                               new_vc = TAILQ_FIRST(&p->inactive_vcs);
+                               /* there are cases where this isn't true; deal with it later */
+                               assert(new_vc);
+                               printd("setting vcore %d to pcore %d\n", vcore2vcoreid(p, new_vc),
                                       pcorelist[i]);
-                               __map_vcore(p, free_vcoreid, pcorelist[i]);
+                               TAILQ_REMOVE(&p->inactive_vcs, new_vc, list);
+                               TAILQ_INSERT_TAIL(&p->online_vcs, new_vc, list);
+                               __map_vcore(p, vcore2vcoreid(p, new_vc), pcorelist[i]);
                                p->procinfo->num_vcores++;
-                               send_kernel_message(pcorelist[i], __startcore, p, 0, 0,
+                               send_kernel_message(pcorelist[i], __startcore, (long)p, 0, 0,
                                                    KMSG_ROUTINE);
                                if (pcorelist[i] == core_id())
                                        self_ipi_pending = TRUE;
@@ -1178,9 +1181,8 @@ bool __proc_set_allcores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist,
  * in this function group, bool signals whether or not an IPI is pending.
  *
  * WARNING: You must hold the proc_lock before calling this! */
-bool __proc_take_cores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist,
-                       size_t num, amr_t message, TV(a0t) arg0,
-                       TV(a1t) arg1, TV(a2t) arg2)
+bool __proc_take_cores(struct proc *p, uint32_t *pcorelist, size_t num,
+                       amr_t message, long arg0, long arg1, long arg2)
 { TRUSTEDBLOCK
        uint32_t vcoreid, pcoreid;
        bool self_ipi_pending = FALSE;
@@ -1205,6 +1207,11 @@ bool __proc_take_cores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist,
                // while ugly, this is done to facilitate merging with take_all_cores
                pcoreid = get_pcoreid(p, vcoreid);
                assert(pcoreid == pcorelist[i]);
+               /* Change lists for the vcore.  We do this before either unmapping or
+                * sending the message, so the lists represent what will be very soon
+                * (before we unlock, the messages are in flight). */
+               TAILQ_REMOVE(&p->online_vcs, vcoreid2vcore(p, vcoreid), list);
+               TAILQ_INSERT_HEAD(&p->inactive_vcs, vcoreid2vcore(p, vcoreid), list);
                if (message) {
                        if (pcoreid == core_id())
                                self_ipi_pending = TRUE;
@@ -1230,10 +1237,10 @@ bool __proc_take_cores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist,
  * IPI is coming in once you unlock.
  *
  * WARNING: You must hold the proc_lock before calling this! */
-bool __proc_take_allcores(struct proc *SAFE p, amr_t message,
-                          TV(a0t) arg0, TV(a1t) arg1, TV(a2t) arg2)
+bool __proc_take_allcores(struct proc *p, amr_t message, long arg0, long arg1,
+                          long arg2)
 {
-       uint32_t active_vcoreid = 0, pcoreid;
+       struct vcore *vc_i, *vc_temp;
        bool self_ipi_pending = FALSE;
        switch (p->state) {
                case (PROC_RUNNABLE_M):
@@ -1250,23 +1257,24 @@ bool __proc_take_allcores(struct proc *SAFE p, amr_t message,
        assert(num_idlecores + p->procinfo->num_vcores <= num_cpus); // sanity
        spin_unlock(&idle_lock);
        __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
-       for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++) {
-               // find next active vcore
-               active_vcoreid = get_busy_vcoreid(p, active_vcoreid);
-               pcoreid = get_pcoreid(p, active_vcoreid);
+       TAILQ_FOREACH_SAFE(vc_i, &p->online_vcs, list, vc_temp) {
+               /* Change lists for the vcore.  We do this before either unmapping or
+                * sending the message, so the lists represent what will be very soon
+                * (before we unlock, the messages are in flight). */
+               TAILQ_REMOVE(&p->online_vcs, vc_i, list);
+               TAILQ_INSERT_HEAD(&p->inactive_vcs, vc_i, list);
                if (message) {
-                       if (pcoreid == core_id())
+                       if (vc_i->pcoreid == core_id())
                                self_ipi_pending = TRUE;
-                       send_kernel_message(pcoreid, message, arg0, arg1, arg2,
+                       send_kernel_message(vc_i->pcoreid, message, arg0, arg1, arg2,
                                            KMSG_ROUTINE);
                } else {
                        /* if there was a msg, the vcore is unmapped on the receive side.
                         * o/w, we need to do it here. */
-                       __unmap_vcore(p, active_vcoreid);
+                       __unmap_vcore(p, vcore2vcoreid(p, vc_i));
                }
-               // give the pcore back to the idlecoremap
-               put_idle_core(pcoreid);
-               active_vcoreid++; // for the next loop, skip the one we just used
+               /* give the pcore back to the idlecoremap */
+               put_idle_core(vc_i->pcoreid);
        }
        p->procinfo->num_vcores = 0;
        __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
@@ -1291,7 +1299,7 @@ bool __proc_take_allcores(struct proc *SAFE p, amr_t message,
 void __proc_kmsg_pending(struct proc *p, bool ipi_pending)
 {
        if (ipi_pending) {
-               kref_put(&p->kref);
+               proc_decref(p);
                process_routine_kmsg(0);
                panic("stack-killing kmsg not found in %s!!!", __FUNCTION__);
        }
@@ -1320,12 +1328,48 @@ void __unmap_vcore(struct proc *p, uint32_t vcoreid)
  * process's context. */
 void abandon_core(void)
 {
-       if (current) {
-               current_tf = 0;
+       struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       /* Syscalls that don't return will ultimately call abadon_core(), so we need
+        * to make sure we don't think we are still working on a syscall. */
+       pcpui->cur_sysc = 0;
+       if (pcpui->cur_proc) {
+               pcpui->cur_tf = 0;
                __abandon_core();
        }
 }
 
+/* Switches to the address space/context of new_p, doing nothing if we are
+ * already in new_p.  This won't add extra refcnts or anything, and needs to be
+ * paired with switch_back() at the end of whatever function you are in.  Don't
+ * migrate cores in the middle of a pair.  Specifically, the uncounted refs are
+ * one for the old_proc, which is passed back to the caller, and new_p is
+ * getting placed in cur_proc. */
+struct proc *switch_to(struct proc *new_p)
+{
+       struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       struct proc *old_proc = pcpui->cur_proc;        /* uncounted ref */
+       /* If we aren't the proc already, then switch to it */
+       if (old_proc != new_p) {
+               pcpui->cur_proc = new_p;                                /* uncounted ref */
+               lcr3(new_p->env_cr3);
+       }
+       return old_proc;
+}
+
+/* This switches back to old_proc from new_p.  Pair it with switch_to(), and
+ * pass in its return value for old_proc. */
+void switch_back(struct proc *new_p, struct proc *old_proc)
+{
+       struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
+       if (old_proc != new_p) {
+               pcpui->cur_proc = old_proc;
+               if (old_proc)
+                       lcr3(old_proc->env_cr3);
+               else
+                       lcr3(boot_cr3);
+       }
+}
+
 /* Will send a TLB shootdown message to every vcore in the main address space
  * (aka, all vcores for now).  The message will take the start and end virtual
  * addresses as well, in case we want to be more clever about how much we
@@ -1340,31 +1384,32 @@ void abandon_core(void)
  * immediate message. */
 void __proc_tlbshootdown(struct proc *p, uintptr_t start, uintptr_t end)
 {
-       uint32_t active_vcoreid = 0;
+       struct vcore *vc_i;
        switch (p->state) {
                case (PROC_RUNNING_S):
                        tlbflush();
                        break;
                case (PROC_RUNNING_M):
                        /* TODO: (TLB) sanity checks and rounding on the ranges */
-                       for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++) {
-                               /* find next active vcore */
-                               active_vcoreid = get_busy_vcoreid(p, active_vcoreid);
-                               send_kernel_message(get_pcoreid(p, active_vcoreid),
-                                                   __tlbshootdown, (void*)start, (void*)end,
+                       TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list) {
+                               send_kernel_message(vc_i->pcoreid, __tlbshootdown, start, end,
                                                    0, KMSG_IMMEDIATE);
-                               active_vcoreid++; /* next loop, skip the one we just used */
                        }
                        break;
+               case (PROC_DYING):
+                       /* if it is dying, death messages are already on the way to all
+                        * cores, including ours, which will clear the TLB. */
+                       break;
                default:
                        /* will probably get this when we have the short handlers */
-                       warn("Unexpected case in %s\n", __FUNCTION__);
+                       warn("Unexpected case %s in %s", procstate2str(p->state),
+                            __FUNCTION__);
        }
 }
 
 /* Kernel message handler to start a process's context on this core.  Tightly
  * coupled with proc_run().  Interrupts are disabled. */
-void __startcore(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
+void __startcore(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        uint32_t pcoreid = core_id(), vcoreid;
        struct proc *p_to_run = (struct proc *CT(1))a0;
@@ -1374,12 +1419,18 @@ void __startcore(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
        assert(p_to_run);
        /* the sender of the amsg increfed, thinking we weren't running current. */
        if (p_to_run == current)
-               kref_put(&p_to_run->kref);
+               proc_decref(p_to_run);
        vcoreid = get_vcoreid(p_to_run, pcoreid);
        vcpd = &p_to_run->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
+       /* We could let userspace do this, though they come into vcore entry many
+        * times, and we just need this to happen when the cores comes online the
+        * first time.  That, and they want this turned on as soon as we know a
+        * vcore *WILL* be online.  We could also do this earlier, when we map the
+        * vcore to its pcore, though we don't always have current loaded or
+        * otherwise mess with the VCPD in those code paths. */
+       vcpd->can_rcv_msg = TRUE;
        printd("[kernel] startcore on physical core %d for process %d's vcore %d\n",
               pcoreid, p_to_run->pid, vcoreid);
-
        if (seq_is_locked(vcpd->preempt_tf_valid)) {
                __seq_end_write(&vcpd->preempt_tf_valid); /* mark tf as invalid */
                restore_fp_state(&vcpd->preempt_anc);
@@ -1390,6 +1441,8 @@ void __startcore(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
                        vcpd->notif_tf = vcpd->preempt_tf; // could memset
                        proc_init_trapframe(&local_tf, vcoreid, p_to_run->env_entry,
                                            vcpd->transition_stack);
+                       if (!vcpd->transition_stack)
+                               warn("No transition stack!");
                        vcpd->notif_enabled = FALSE;
                        vcpd->notif_pending = FALSE;
                } else {
@@ -1409,7 +1462,7 @@ void __startcore(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
 /* Bail out if it's the wrong process, or if they no longer want a notif.  Make
  * sure that you are passing in a user tf (otherwise, it's a bug).  Try not to
  * grab locks or write access to anything that isn't per-core in here. */
-void __notify(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
+void __notify(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        struct user_trapframe local_tf;
        struct preempt_data *vcpd;
@@ -1422,6 +1475,7 @@ void __notify(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
        /* We shouldn't need to lock here, since unmapping happens on the pcore and
         * mapping would only happen if the vcore was free, which it isn't until
         * after we unmap. */
+       assert(tf == current_tf);
        vcoreid = get_vcoreid(p, core_id());
        vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
        printd("received active notification for proc %d's vcore %d on pcore %d\n",
@@ -1441,7 +1495,7 @@ void __notify(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
        __proc_startcore(p, &local_tf);
 }
 
-void __preempt(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
+void __preempt(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        struct preempt_data *vcpd;
        uint32_t vcoreid, coreid = core_id();
@@ -1479,8 +1533,7 @@ void __preempt(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
  * Note this leaves no trace of what was running.
  * It's okay if death comes to a core that's already idling and has no current.
  * It could happen if a process decref'd before __proc_startcore could incref. */
-void __death(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *SNT a0, void *SNT a1,
-             void *SNT a2)
+void __death(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        uint32_t vcoreid, coreid = core_id();
        if (current) {
@@ -1495,8 +1548,8 @@ void __death(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *SNT a0, void *SNT a1,
 
 /* Kernel message handler, usually sent IMMEDIATE, to shoot down virtual
  * addresses from a0 to a1. */
-void __tlbshootdown(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1,
-                    void *a2)
+void __tlbshootdown(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0, long a1,
+                    long a2)
 {
        /* TODO: (TLB) something more intelligent with the range */
        tlbflush();
@@ -1513,17 +1566,16 @@ void print_idlecoremap(void)
 
 void print_allpids(void)
 {
-       spin_lock(&pid_hash_lock);
-       if (hashtable_count(pid_hash)) {
-               hashtable_itr_t *phtable_i = hashtable_iterator(pid_hash);
-               printk("PID      STATE    \n");
-               printk("------------------\n");
-               do {
-                       struct proc *p = hashtable_iterator_value(phtable_i);
-                       printk("%8d %s\n", hashtable_iterator_key(phtable_i),
-                              p ? procstate2str(p->state) : "(null)");
-               } while (hashtable_iterator_advance(phtable_i));
+       void print_proc_state(void *item)
+       {
+               struct proc *p = (struct proc*)item;
+               assert(p);
+               printk("%8d %s\n", p->pid, procstate2str(p->state));
        }
+       printk("PID      STATE    \n");
+       printk("------------------\n");
+       spin_lock(&pid_hash_lock);
+       hash_for_each(pid_hash, print_proc_state);
        spin_unlock(&pid_hash_lock);
 }
 
@@ -1531,6 +1583,7 @@ void print_proc_info(pid_t pid)
 {
        int j = 0;
        struct proc *p = pid2proc(pid);
+       struct vcore *vc_i;
        if (!p) {
                printk("Bad PID.\n");
                return;
@@ -1541,17 +1594,21 @@ void print_proc_info(pid_t pid)
        printk("PID: %d\n", p->pid);
        printk("PPID: %d\n", p->ppid);
        printk("State: 0x%08x\n", p->state);
-       printk("Refcnt: %d\n", atomic_read(&p->kref.refcount) - 1);
+       printk("Refcnt: %d\n", atomic_read(&p->p_kref.refcount) - 1);
        printk("Flags: 0x%08x\n", p->env_flags);
        printk("CR3(phys): 0x%08x\n", p->env_cr3);
        printk("Num Vcores: %d\n", p->procinfo->num_vcores);
-       printk("Vcoremap:\n");
-       for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++) {
-               j = get_busy_vcoreid(p, j);
-               printk("\tVcore %d: Pcore %d\n", j, get_pcoreid(p, j));
-               j++;
-       }
-       printk("Resources:\n");
+       printk("Vcore Lists (may be in flux w/o locking):\n----------------------\n");
+       printk("Online:\n");
+       TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->online_vcs, list)
+               printk("\tVcore %d -> Pcore %d\n", vcore2vcoreid(p, vc_i), vc_i->pcoreid);
+       printk("Bulk Preempted:\n");
+       TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->bulk_preempted_vcs, list)
+               printk("\tVcore %d\n", vcore2vcoreid(p, vc_i));
+       printk("Inactive / Yielded:\n");
+       TAILQ_FOREACH(vc_i, &p->inactive_vcs, list)
+               printk("\tVcore %d\n", vcore2vcoreid(p, vc_i));
+       printk("Resources:\n------------------------\n");
        for (int i = 0; i < MAX_NUM_RESOURCES; i++)
                printk("\tRes type: %02d, amt wanted: %08d, amt granted: %08d\n", i,
                       p->resources[i].amt_wanted, p->resources[i].amt_granted);
@@ -1570,5 +1627,5 @@ void print_proc_info(pid_t pid)
        //print_trapframe(&p->env_tf);
        /* no locking / unlocking or refcnting */
        // spin_unlock(&p->proc_lock);
-       kref_put(&p->kref);
+       proc_decref(p);
 }