Fixed proc state initialization
[akaros.git] / kern / src / process.c
index 5f9686a..703b5ac 100644 (file)
@@ -4,16 +4,98 @@
  * See LICENSE for details.
  */
 
+#ifdef __SHARC__
+#pragma nosharc
+#endif
+
+#include <arch/arch.h>
+#include <arch/bitmask.h>
 #include <process.h>
 #include <atomic.h>
+#include <smp.h>
+#include <pmap.h>
+#include <trap.h>
+#include <schedule.h>
+#include <manager.h>
+#include <stdio.h>
 #include <assert.h>
+#include <timing.h>
+#include <hashtable.h>
+#include <slab.h>
+#include <sys/queue.h>
 
-/*
- * While this could be done with just an assignment, this gives us the
+/* Process Lists */
+struct proc_list proc_runnablelist = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(proc_runnablelist);
+spinlock_t runnablelist_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
+struct kmem_cache *proc_cache;
+
+/* Tracks which cores are idle, similar to the vcoremap.  Each value is the
+ * physical coreid of an unallocated core. */
+spinlock_t idle_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
+uint32_t LCKD(&idle_lock) (RO idlecoremap)[MAX_NUM_CPUS];
+uint32_t LCKD(&idle_lock) num_idlecores = 0;
+
+/* Helper function to return a core to the idlemap.  It causes some more lock
+ * acquisitions (like in a for loop), but it's a little easier.  Plus, one day
+ * we might be able to do this without locks (for the putting). */
+static void put_idle_core(uint32_t coreid)
+{
+       spin_lock(&idle_lock);
+       idlecoremap[num_idlecores++] = coreid;
+       spin_unlock(&idle_lock);
+}
+
+/* Other helpers, implemented later. */
+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 int32_t __get_vcoreid(int32_t *corelist, size_t num, int32_t pcoreid);
+static int32_t get_vcoreid(struct proc *SAFE p, int32_t pcoreid);
+static inline void __wait_for_ipi(const char *fnname);
+
+/* PID management. */
+#define PID_MAX 32767 // goes from 0 to 32767, with 0 reserved
+static DECL_BITMASK(pid_bmask, PID_MAX + 1);
+spinlock_t pid_bmask_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
+struct hashtable *pid_hash;
+spinlock_t pid_hash_lock; // initialized in proc_init
+
+/* Finds the next free entry (zero) entry in the pid_bitmask.  Set means busy.
+ * PID 0 is reserved (in proc_init).  A return value of 0 is a failure (and
+ * you'll also see a warning, for now).  Consider doing this with atomics. */
+static pid_t get_free_pid(void)
+{
+       static pid_t next_free_pid = 1;
+       pid_t my_pid = 0;
+
+       spin_lock(&pid_bmask_lock);
+       // atomically (can lock for now, then change to atomic_and_return
+       FOR_CIRC_BUFFER(next_free_pid, PID_MAX + 1, i) {
+               // always points to the next to test
+               next_free_pid = (next_free_pid + 1) % (PID_MAX + 1);
+               if (!GET_BITMASK_BIT(pid_bmask, i)) {
+                       SET_BITMASK_BIT(pid_bmask, i);
+                       my_pid = i;
+                       break;
+               }
+       }
+       spin_unlock(&pid_bmask_lock);
+       if (!my_pid)
+               warn("Shazbot!  Unable to find a PID!  You need to deal with this!\n");
+       return my_pid;
+}
+
+/* Return a pid to the pid bitmask */
+static void put_free_pid(pid_t pid)
+{
+       spin_lock(&pid_bmask_lock);
+       CLR_BITMASK_BIT(pid_bmask, pid);
+       spin_unlock(&pid_bmask_lock);
+}
+
+/* While this could be done with just an assignment, this gives us the
  * opportunity to check for bad transitions.  Might compile these out later, so
- * we shouldn't rely on them for sanity checking from userspace.
- */
-int proc_set_state(struct proc *p, uint32_t state)
+ * we shouldn't rely on them for sanity checking from userspace.  */
+int __proc_set_state(struct proc *p, uint32_t state)
 {
        uint32_t curstate = p->state;
        /* Valid transitions:
@@ -28,12 +110,12 @@ int proc_set_state(struct proc *p, uint32_t state)
         * RGM -> RBS
         * RGS -> D
         * RGM -> D
-        * 
+        *
         * These ought to be implemented later (allowed, not thought through yet).
         * RBS -> D
         * RBM -> D
         *
-        * This isn't allowed yet, may be later.
+        * This isn't allowed yet, should be later.  Is definitely causable.
         * C   -> D
         */
        #if 1 // some sort of correctness flag
@@ -73,71 +155,917 @@ int proc_set_state(struct proc *p, uint32_t state)
        return 0;
 }
 
-/* Change this when we aren't using an array */
-struct proc *get_proc(unsigned pid)
+/* Returns a pointer to the proc with the given pid, or 0 if there is none */
+struct proc *pid2proc(pid_t pid)
+{
+       spin_lock(&pid_hash_lock);
+       struct proc *p = hashtable_search(pid_hash, (void*)pid);
+       spin_unlock(&pid_hash_lock);
+       /* if the refcnt was 0, decref and return 0 (we failed). (TODO) */
+       if (p)
+               proc_incref(p, 1); // TODO:(REF) to do this all atomically and not panic
+       return p;
+}
+
+/* Performs any intialization related to processes, such as create the proc
+ * cache, prep the scheduler, etc.  When this returns, we should be ready to use
+ * any process related function. */
+void proc_init(void)
+{
+       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. */
+       SET_BITMASK_BIT(pid_bmask, 0);
+       spinlock_init(&pid_hash_lock);
+       spin_lock(&pid_hash_lock);
+       pid_hash = create_hashtable(100, __generic_hash, __generic_eq);
+       spin_unlock(&pid_hash_lock);
+       schedule_init();
+       /* Init idle cores.  core 0 is not idle, all others are (for now) */
+       spin_lock(&idle_lock);
+       num_idlecores = num_cpus - 1;
+       for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
+               idlecoremap[i] = i + 1;
+       spin_unlock(&idle_lock);
+       atomic_init(&num_envs, 0);
+}
+
+static void
+proc_init_procinfo(struct proc* p)
+{
+       p->env_procinfo->pid = p->pid;
+       p->env_procinfo->ppid = p->ppid;
+       p->env_procinfo->tsc_freq = system_timing.tsc_freq;
+       // TODO: maybe do something smarter here
+       p->env_procinfo->max_harts = MAX(1,num_cpus); // hack to use all cores
+}
+
+/* Allocates and initializes a process, with the given parent.  Currently
+ * writes the *p into **pp, and returns 0 on success, < 0 for an error.
+ * Errors include:
+ *  - ENOFREEPID if it can't get a PID
+ *  - ENOMEM on memory exhaustion */
+static error_t proc_alloc(struct proc *SAFE*SAFE pp, pid_t parent_id)
+{
+       error_t r;
+       struct proc *p;
+
+       if (!(p = kmem_cache_alloc(proc_cache, 0)))
+               return -ENOMEM;
+
+       { INITSTRUCT(*p)
+
+       // Setup the default map of where to get cache colors from
+       p->cache_colors_map = global_cache_colors_map;
+       p->next_cache_color = 0;
+
+       /* Initialize the address space */
+       if ((r = env_setup_vm(p)) < 0) {
+               kmem_cache_free(proc_cache, p);
+               return r;
+       }
+
+       /* Get a pid, then store a reference in the pid_hash */
+       if (!(p->pid = get_free_pid())) {
+               kmem_cache_free(proc_cache, p);
+               return -ENOFREEPID;
+       }
+       spin_lock(&pid_hash_lock);
+       hashtable_insert(pid_hash, (void*)p->pid, p);
+       spin_unlock(&pid_hash_lock);
+
+       /* Set the basic status variables. */
+       spinlock_init(&p->proc_lock);
+       p->exitcode = 0;
+       p->ppid = parent_id;
+       p->state = PROC_CREATED; // shouldn't go through state machine for init
+       p->env_refcnt = 2; // one for the object, one for the ref we pass back
+       p->env_flags = 0;
+       p->env_entry = 0; // cheating.  this really gets set in load_icode
+       p->num_vcores = 0;
+       p->heap_bottom = (void*)UTEXT;
+       p->heap_top = (void*)UTEXT;
+       memset(&p->vcoremap, -1, sizeof(p->vcoremap));
+       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));
+       proc_init_trapframe(&p->env_tf,0);
+
+       /* Initialize the contents of the e->env_procinfo structure */
+       proc_init_procinfo(p);
+       /* Initialize the contents of the e->env_procdata structure */
+
+       /* Initialize the generic syscall ring buffer */
+       SHARED_RING_INIT(&p->env_procdata->syscallring);
+       /* Initialize the backend of the syscall ring buffer */
+       BACK_RING_INIT(&p->syscallbackring,
+                      &p->env_procdata->syscallring,
+                      SYSCALLRINGSIZE);
+
+       /* Initialize the generic sysevent ring buffer */
+       SHARED_RING_INIT(&p->env_procdata->syseventring);
+       /* Initialize the frontend of the sysevent ring buffer */
+       FRONT_RING_INIT(&p->syseventfrontring,
+                       &p->env_procdata->syseventring,
+                       SYSEVENTRINGSIZE);
+       *pp = p;
+       atomic_inc(&num_envs);
+
+       proc_init_arch(p);
+
+       printd("[%08x] new process %08x\n", current ? current->pid : 0, p->pid);
+       } // INIT_STRUCT
+       return 0;
+}
+
+/* Creates a process from the specified binary, which is of size size.
+ * Currently, the binary must be a contiguous block of memory, which needs to
+ * change.  On any failure, it just panics, which ought to be sorted. */
+struct proc *proc_create(uint8_t *binary, size_t size)
+{
+       struct proc *p;
+       error_t r;
+       pid_t curid;
+
+       curid = (current ? current->pid : 0);
+       if ((r = proc_alloc(&p, curid)) < 0)
+               panic("proc_create: %e", r); // one of 3 quaint usages of %e.
+       if(binary != NULL)
+               env_load_icode(p, NULL, binary, size);
+       return p;
+}
+
+/* This is called by proc_decref, once the last reference to the process is
+ * gone.  Don't call this otherwise (it will panic).  It will clean up the
+ * address space and deallocate any other used memory. */
+static void __proc_free(struct proc *p)
 {
-       // should have some error checking when we do this for real
-       return &envs[ENVX(pid)];
+       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(p->env_refcnt == 0);
+
+       proc_free_arch(p);
+
+       // Free any colors allocated to this process
+       if(p->cache_colors_map != global_cache_colors_map) {
+               for(int i=0; i<llc_cache->num_colors; i++)
+                       cache_color_free(llc_cache, p->cache_colors_map);
+               cache_colors_map_free(p->cache_colors_map);
+       }
+
+       // Flush all mapped pages in the user portion of the address space
+       env_user_mem_free(p);
+
+       // free the page directory
+       pa = p->env_cr3;
+       p->env_pgdir = 0;
+       p->env_cr3 = 0;
+       page_decref(pa2page(pa));
+
+       /* Remove self from the pid hash, return PID.  Note the reversed order. */
+       spin_lock(&pid_hash_lock);
+       if (!hashtable_remove(pid_hash, (void*)p->pid))
+               panic("Proc not in the pid table in %s", __FUNCTION__);
+       spin_unlock(&pid_hash_lock);
+       put_free_pid(p->pid);
+       atomic_dec(&num_envs);
+
+       /* Dealloc the struct proc */
+       kmem_cache_free(proc_cache, p);
 }
 
-/* Whether or not actor can control target */
+/* Whether or not actor can control target.  Note we currently don't need
+ * locking for this. TODO: think about that, esp wrt proc's dying. */
 bool proc_controls(struct proc *actor, struct proc *target)
 {
-       return target->env_parent_id == actor->env_id;
+       return ((actor == target) || (target->ppid == actor->pid));
 }
 
-/*
- * Runs the given context (trapframe) of process p on the core this code
- * executes on.  The refcnt tracks how many cores have "an interest" in this
- * process, which so far just means it uses the process's page table.  See the
- * massive comments around the incref function
- *
- * TODO: think about how an interrupt could abort this, esp when we want to
- * destroy it.  need a way to not lose the kernel stack.  For example, we could
- * receive an IPI that tells us to preempt this process (or even kill it) and
- * run something different.
+/* Dispatches a process to run, either on the current core in the case of a
+ * RUNNABLE_S, or on its partition in the case of a RUNNABLE_M.  This should
+ * never be called to "restart" a core.  This expects that the "instructions"
+ * for which core(s) to run this on will be in the vcoremap, which needs to be
+ * set externally.
+ *
+ * When a process goes from RUNNABLE_M to RUNNING_M, its vcoremap will be
+ * "packed" (no holes in the vcore->pcore mapping), vcore0 will continue to run
+ * it's old core0 context, and the other cores will come in at the entry point.
+ * Including in the case of preemption.
+ *
+ * This won't return if the current core is going to be one of the processes
+ * cores (either for _S mode or for _M if it's in the vcoremap).  proc_run will
+ * eat your reference if it does not return. */
+void proc_run(struct proc *p)
+{
+       bool self_ipi_pending = FALSE;
+       spin_lock_irqsave(&p->proc_lock);
+       switch (p->state) {
+               case (PROC_DYING):
+                       spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+                       printk("Process %d not starting due to async death\n", p->pid);
+                       // if we're a worker core, smp_idle, o/w return
+                       if (!management_core())
+                               smp_idle(); // this never returns
+                       return;
+               case (PROC_RUNNABLE_S):
+                       __proc_set_state(p, PROC_RUNNING_S);
+                       /* We will want to know where this process is running, even if it is
+                        * only in RUNNING_S.  can use the vcoremap, which makes death easy.
+                        * Also, this is the signal used in trap.c to know to save the tf in
+                        * env_tf.
+                        * We may need the pcoremap entry to mark it as a RUNNING_S core, or
+                        * else update it here. (TODO) (PCORE) */
+                       p->num_vcores = 0;
+                       p->vcoremap[0] = core_id();
+                       spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+                       /* Transferring our reference to startcore, where p will become
+                        * current.  If it already is, decref in advance.  This is similar
+                        * to __startcore(), in that it sorts out the refcnt accounting.  */
+                       if (current == p)
+                               proc_decref(p, 1);
+                       proc_startcore(p, &p->env_tf);
+                       break;
+               case (PROC_RUNNABLE_M):
+                       /* vcoremap[i] holds the coreid of the physical core allocated to
+                        * this process.  It is set outside proc_run.  For the active
+                        * message, a0 = struct proc*, a1 = struct trapframe*.   */
+                       if (p->num_vcores) {
+                               __proc_set_state(p, PROC_RUNNING_M);
+                               int i = 0;
+                               /* Up the refcnt, since num_vcores are going to start using this
+                                * process and have it loaded in their 'current'. */
+                               p->env_refcnt += p->num_vcores; // TODO: (REF) use incref
+                               /* If the core we are running on is in the vcoremap, we will get
+                                * an IPI (once we reenable interrupts) and never return. */
+                               if (__get_vcoreid(p->vcoremap, p->num_vcores, core_id()) != -1)
+                                       self_ipi_pending = TRUE;
+                               // TODO: handle silly state (HSS)
+                               // set virtual core 0 to run the main context on transition
+                               if (p->env_flags & PROC_TRANSITION_TO_M) {
+                                       p->env_flags &= !PROC_TRANSITION_TO_M;
+#ifdef __IVY__
+                                       send_active_message(p->vcoremap[0], __startcore, p,
+                                                           &p->env_tf, (void *SNT)0);
+#else
+                                       send_active_message(p->vcoremap[0], (void *)__startcore,
+                                                           (void *)p, (void *)&p->env_tf, 0);
+#endif
+                                       i = 1; // start at vcore1 in the loop below
+                               }
+                               /* handle the others. */
+                               for (/* i set above */; i < p->num_vcores; i++)
+#ifdef __IVY__
+                                       send_active_message(p->vcoremap[i], __startcore,
+                                                           p, (trapframe_t *CT(1))NULL, (void *SNT)i);
+#else
+                                       send_active_message(p->vcoremap[i], (void *)__startcore,
+                                                           (void *)p, (void *)0, (void *)i);
+#endif
+                       } else {
+                               warn("Tried to proc_run() an _M with no vcores!");
+                       }
+                       /* Unlock and decref/wait for the IPI if one is pending.  This will
+                        * eat the reference if we aren't returning. 
+                        *
+                        * There a subtle race avoidance here.  proc_startcore can handle a
+                        * death message, but we can't have the startcore come after the
+                        * death message.  Otherwise, it would look like a new process.  So
+                        * we hold the lock til after we send our message, which prevents a
+                        * possible death message.
+                        * - Likewise, we need interrupts to be disabled, in case one of the
+                        *   messages was for us, and reenable them after letting go of the
+                        *   lock.  This is done by spin_lock_irqsave, so be careful if you
+                        *   change this.
+                        * - Note there is no guarantee this core's interrupts were on, so
+                        *   it may not get the message for a while... */
+                       __proc_unlock_ipi_pending(p, self_ipi_pending);
+                       break;
+               default:
+                       spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+                       panic("Invalid process state %p in proc_run()!!", p->state);
+       }
+}
+
+/* Runs the given context (trapframe) of process p on the core this code
+ * executes on.
+ *
+ * Given we are RUNNING_*, an IPI for death or preemption could come in:
+ * 1. death attempt (IPI to kill whatever is on your core):
+ *             we don't need to worry about protecting the stack, since we're
+ *             abandoning ship - just need to get a good cr3 and decref current, which
+ *             the death handler will do.
+ *             If a death IPI comes in, we immediately stop this function and will
+ *             never come back.
+ * 2. preempt attempt (IPI to package state and maybe run something else):
+ *             - if a preempt attempt comes in while we're in the kernel, it'll
+ *             just set a flag.  we could attempt to bundle the kernel state
+ *             and rerun it later, but it's really messy (and possibly given
+ *             back to userspace).  we'll disable ints, check this flag, and if
+ *             so, handle the preemption using the same funcs as the normal
+ *             preemption handler.  nonblocking kernel calls will just slow
+ *             down the preemption while they work.  blocking kernel calls will
+ *             need to package their state properly anyway.
+ *
  * TODO: in general, think about when we no longer need the stack, in case we
  * are preempted and expected to run again from somewhere else.  we can't
- * expect to have the kernel stack around anymore.
+ * expect to have the kernel stack around anymore.  the nice thing about being
+ * at this point is that we are just about ready to give up the stack anyways.
  *
- * I think we need to make it such that the kernel in "process context"
- * never gets removed from the core (displaced from its stack)
- * would like to leave interrupts on too, so long as we come back.
- * Consider a moveable flag or something.
+ * I think we need to make it such that the kernel in "process context" never
+ * gets removed from the core (displaced from its stack) without going through
+ * some "bundling" code.
  *
- * Perhaps we could have a workqueue with the todo item put there by the
- * interrupt handler when it realizes we were in the kernel in the first place.
- * disable ints before checking the queue and deciding to pop out or whatever to
- * ensure atomicity.
- */
+ * A note on refcnting: this function will not return, and your proc reference
+ * will end up stored in current.  This will make no changes to p's refcnt, so
+ * do your accounting such that there is only the +1 for current.  This means if
+ * it is already in current (like in the trap return path), don't up it.  If
+ * it's already in current and you have another reference (like pid2proc or from
+ * an IPI), then down it (which is what happens in __startcore()).  If it's not
+ * in current and you have one reference, like proc_run(non_current_p), then
+ * also do nothing.  The refcnt for your *p will count for the reference stored
+ * in current. */
 void proc_startcore(struct proc *p, trapframe_t *tf) {
-       /*
-        * TODO: okay, we have this.  now handle scenarios based on these
-        * assumptions (transitions from these states) like:
-        *              death attempt
-        *              preempt attempt
-        */
-       assert(p->state & (PROC_RUNNING_S | PROC_RUNNING_M));
+       // it's possible to be DYING, but it's a rare race.
+       //if (p->state & (PROC_RUNNING_S | PROC_RUNNING_M))
+       //      printk("dying before (re)startcore on core %d\n", core_id());
+       // sucks to have ints disabled when doing env_decref and possibly freeing
+       disable_irq();
+       if (per_cpu_info[core_id()].preempt_pending) {
+               // TODO: handle preemption
+               // the functions will need to consider deal with current like down below
+               panic("Preemption not supported!");
+       }
        /* If the process wasn't here, then we need to load its address space. */
        if (p != current) {
-               if (env_incref(p))
-                       // getting here would mean someone tried killing this while we tried
-                       // to start one of it's contexts (from scratch, o/w we had it's CR3
-                       // loaded already)
-                       panic("Proc is dying, handle me!"); lcr3(p->env_cr3);
-               // we unloaded the old cr3, so decref it (if it exists)
-               // TODO: Consider moving this to wherever we really "mean to leave the
-               // process's context".
+               /* Do not incref here.  We were given the reference to current,
+                * pre-upped. */
+               lcr3(p->env_cr3);
+               /* This is "leaving the process context" of the previous proc.  The
+                * previous lcr3 unloaded the previous proc's context.  This should
+                * rarely happen, since we usually proactively leave process context,
+                * but is the fallback. */
                if (current)
-                       env_decref(current);
-               current = p;
-               /* also need to load our silly state, though this implies it's the same
-                * context, and not just the same process
-                * TODO: this is probably a lie, think about page faults
-                * for now, we load this silly state down below
-                */
-               // load_our_silly_state();
+                       proc_decref(current, 1);
+               set_current_proc(p);
        }
+       /* need to load our silly state, preferably somewhere other than here so we
+        * can avoid the case where the context was just running here.  it's not
+        * sufficient to do it in the "new process" if-block above (could be things
+        * like page faults that cause us to keep the same process, but want a
+        * different context.
+        * for now, we load this silly state here. (TODO) (HSS)
+        * We also need this to be per trapframe, and not per process...
+        */
        env_pop_ancillary_state(p);
-       env_pop_tf(&p->env_tf);
+       env_pop_tf(tf);
+}
+
+/*
+ * Destroys the given process.  This may be called from another process, a light
+ * kernel thread (no real process context), asynchronously/cross-core, or from
+ * the process on its own core.
+ *
+ * Here's the way process death works:
+ * 0. grab the lock (protects state transition and core map)
+ * 1. set state to dying.  that keeps the kernel from doing anything for the
+ * process (like proc_running it).
+ * 2. figure out where the process is running (cross-core/async or RUNNING_M)
+ * 3. IPI to clean up those cores (decref, etc).
+ * 4. Unlock
+ * 5. Clean up your core, if applicable
+ * (Last core/kernel thread to decref cleans up and deallocates resources.)
+ *
+ * Note that some cores can be processing async calls, but will eventually
+ * decref.  Should think about this more, like some sort of callback/revocation.
+ *
+ * This will eat your reference if it won't return.  Note that this function
+ * needs to change anyways when we make __death more like __preempt.  (TODO) */
+void proc_destroy(struct proc *p)
+{
+       /* TODO: this corelist is taking up a lot of space on the stack */
+       uint32_t corelist[MAX_NUM_CPUS];
+       size_t num_cores_freed;
+       bool self_ipi_pending = FALSE;
+       spin_lock_irqsave(&p->proc_lock);
+
+       /* TODO: (DEATH) look at this again when we sort the __death IPI */
+       if (current == p)
+               self_ipi_pending = TRUE;
+
+       switch (p->state) {
+               case PROC_DYING: // someone else killed this already.
+                       __proc_unlock_ipi_pending(p, self_ipi_pending);
+                       return;
+               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);
+                       // fallthrough
+               case PROC_RUNNABLE_S:
+                       // Think about other lists, like WAITING, or better ways to do this
+                       deschedule_proc(p);
+                       break;
+               case PROC_RUNNING_S:
+                       #if 0
+                       // here's how to do it manually
+                       if (current == p) {
+                               lcr3(boot_cr3);
+                               proc_decref(p, 1); // this decref is for the cr3
+                               current = NULL;
+                       }
+                       #endif
+                       send_active_message(p->vcoremap[0], __death, (void *SNT)0,
+                                           (void *SNT)0, (void *SNT)0);
+                       #if 0
+                       /* right now, RUNNING_S only runs on a mgmt core (0), not cores
+                        * managed by the idlecoremap.  so don't do this yet. */
+                       put_idle_core(p->vcoremap[0]);
+                       #endif
+                       break;
+               case PROC_RUNNING_M:
+                       /* Send the DEATH message to every core running this process, and
+                        * 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);
+                       break;
+               default:
+                       panic("Weird state(0x%08x) in proc_destroy", p->state);
+       }
+       __proc_set_state(p, PROC_DYING);
+       /* this decref is for the process in general */
+       p->env_refcnt--; // TODO (REF)
+       //proc_decref(p, 1);
+
+       /* 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,
+        * but currently aren't for all things (like traphandlers). */
+       __proc_unlock_ipi_pending(p, self_ipi_pending);
+       return;
+}
+
+/* Helper function.  Starting from prev, it will find the next free vcoreid,
+ * which is the next slot with a -1 in it.
+ * 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->vcoremap[i] == -1)
+                       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 slot with something other than a -1 in it.
+ * 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->vcoremap[i] != -1)
+                       break;
+       if (i + 1 >= MAX_NUM_CPUS)
+               warn("At the end of the vcorelist.  Might want to check that out.");
+       return i;
+}
+
+/* Helper function.  Find the vcoreid for a given physical core id.  If we use
+ * some sort of pcoremap, we can avoid this linear search.  You better hold the
+ * lock before calling this.  Returns -1 on failure. */
+static int32_t __get_vcoreid(int32_t *corelist, size_t num, int32_t pcoreid)
+{
+       int32_t i;
+       bool found = FALSE;
+       for (i = 0; i < num; i++)
+               if (corelist[i] == pcoreid) {
+                       found = TRUE;
+                       break;
+               }
+       if (found)
+               return i;
+       else
+               return -1;
+}
+
+/* Helper function.  Just like the one above, but this one panics on failure.
+ * You better hold the lock before calling this.  */
+static int32_t get_vcoreid(struct proc *SAFE p, int32_t pcoreid)
+{
+       int32_t vcoreid = __get_vcoreid(p->vcoremap, p->num_vcores, pcoreid);
+       assert(vcoreid != -1);
+       return vcoreid;
+}
+
+/* Use this when you are waiting for an IPI that you sent yourself.  In most
+ * cases, interrupts should already be on (like after a spin_unlock_irqsave from
+ * process context), but aren't always, like in proc_destroy().  We might be
+ * able to remove the enable_irq in the future.  Think about this (TODO).
+ *
+ * Note this means all non-proc management interrupt handlers must return (which
+ * they need to do anyway), so that we get back to this point.  */
+static inline void __wait_for_ipi(const char *fnname)
+{
+       enable_irq();
+       udelay(1000000);
+       panic("Waiting too long on core %d for an IPI in %s()!", core_id(), fnname);
+}
+
+/* Yields the calling core.  Must be called locally (not async) for now.
+ * - If RUNNING_S, you just give up your time slice and will eventually return.
+ * - If RUNNING_M, you give up the current vcore (which never returns), and
+ *   adjust the amount of cores wanted/granted.
+ * - If you have only one vcore, you switch to RUNNABLE_M.  When you run again,
+ *   you'll have one guaranteed core, starting from the entry point.
+ *
+ * - RES_CORES amt_wanted will be the amount running after taking away the
+ *   yielder, unless there are none left, in which case it will be 1.
+ *
+ * This does not return (abandon_core()), so it will eat your reference.  */
+void proc_yield(struct proc *SAFE p)
+{
+       spin_lock_irqsave(&p->proc_lock);
+       switch (p->state) {
+               case (PROC_RUNNING_S):
+                       p->env_tf= *current_tf;
+                       env_push_ancillary_state(p);
+                       __proc_set_state(p, PROC_RUNNABLE_S);
+                       schedule_proc(p);
+                       break;
+               case (PROC_RUNNING_M):
+                       p->resources[RES_CORES].amt_granted = --(p->num_vcores);
+                       p->resources[RES_CORES].amt_wanted = p->num_vcores;
+                       // give up core
+                       p->vcoremap[get_vcoreid(p, core_id())] = -1;
+                       // add to idle list
+                       put_idle_core(core_id());
+                       // last vcore?  then we really want 1, and to yield the gang
+                       if (p->num_vcores == 0) {
+                               // might replace this with m_yield, if we have it directly
+                               p->resources[RES_CORES].amt_wanted = 1;
+                               __proc_set_state(p, PROC_RUNNABLE_M);
+                               schedule_proc(p);
+                       }
+                       break;
+               default:
+                       // there are races that can lead to this (async death, preempt, etc)
+                       panic("Weird state(0x%08x) in proc_yield", p->state);
+       }
+       spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+       proc_decref(p, 1);
+       /* Clean up the core and idle.  For mgmt cores, they will ultimately call
+        * manager, which will call schedule() and will repick the yielding proc. */
+       abandon_core();
+}
+
+/* Gives process p the additional num cores listed in corelist.  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.  If you're
+ * RUNNABLE_M, you should call proc_run after this so that the process can start
+ * to use its cores.
+ *
+ * If you're *_S, make sure your core0's TF is set (which is done when coming in
+ * via arch/trap.c and we are RUNNING_S), change your state, then call this.
+ * Then call proc_run().
+ *
+ * The reason I didn't bring the _S cases from core_request over here is so we
+ * can keep this family of calls dealing with only *_Ms, to avoiding caring if
+ * this is called from another core, and to avoid the need_to_idle business.
+ * The other way would be to have this function have the side effect of changing
+ * state, and finding another way to do the need_to_idle.
+ *
+ * The returned bool signals whether or not a stack-crushing IPI will come in
+ * once you unlock after this function.
+ *
+ * WARNING: You must hold the proc_lock before calling this! */
+bool __proc_give_cores(struct proc *SAFE p, int32_t *corelist, size_t num)
+{ TRUSTEDBLOCK
+       bool self_ipi_pending = FALSE;
+       uint32_t free_vcoreid = 0;
+       switch (p->state) {
+               case (PROC_RUNNABLE_S):
+               case (PROC_RUNNING_S):
+                       panic("Don't give cores to a process in a *_S state!\n");
+                       break;
+               case (PROC_DYING):
+                       panic("Attempted to give cores to a DYING process.\n");
+                       break;
+               case (PROC_RUNNABLE_M):
+                       // set up vcoremap.  list should be empty, but could be called
+                       // multiple times before proc_running (someone changed their mind?)
+                       if (p->num_vcores) {
+                               printk("[kernel] Yaaaaaarrrrr!  Giving extra cores, are we?\n");
+                               // debugging: if we aren't packed, then there's a problem
+                               // somewhere, like someone forgot to take vcores after
+                               // preempting.
+                               for (int i = 0; i < p->num_vcores; i++)
+                                       assert(p->vcoremap[i]);
+                       }
+                       // add new items to the vcoremap
+                       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, corelist[i]);
+                               p->vcoremap[free_vcoreid] = corelist[i];
+                               p->num_vcores++;
+                       }
+                       break;
+               case (PROC_RUNNING_M):
+                       /* Up the refcnt, since num cores are going to start using this
+                        * process and have it loaded in their 'current'. */
+                       // TODO: (REF) use proc_incref once we have atomics
+                       p->env_refcnt += num;
+                       if (__get_vcoreid(corelist, num, core_id()) != -1)
+                               self_ipi_pending = TRUE;
+                       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, corelist[i]);
+                               p->vcoremap[free_vcoreid] = corelist[i];
+                               p->num_vcores++;
+                               send_active_message(corelist[i], __startcore, p,
+                                                   (struct Trapframe *)0,
+                                                   (void*SNT)free_vcoreid);
+                       }
+                       break;
+               default:
+                       panic("Weird proc state %d in proc_give_cores()!\n", p->state);
+       }
+       return self_ipi_pending;
+}
+
+/* Makes process p's coremap look like corelist (add, remove, etc).  Caller
+ * needs to know what cores are free after this call (removed, failed, etc).
+ * This info will be returned via corelist and *num.  This will send message to
+ * any cores that are getting removed.
+ *
+ * Before implementing this, we should probably think about when this will be
+ * used.  Implies preempting for the message.  The more that I think about this,
+ * the less I like it.  For now, don't use this, and think hard before
+ * implementing it.
+ *
+ * WARNING: You must hold the proc_lock before calling this! */
+bool __proc_set_allcores(struct proc *SAFE p, int32_t *corelist,
+                         size_t *num, amr_t message,TV(a0t) arg0,
+                         TV(a1t) arg1, TV(a2t) arg2)
+{
+       panic("Set all cores not implemented.\n");
+}
+
+/* Takes from process p the num cores listed in corelist, using the given
+ * message for the active message (__death, __preempt, etc).  Like the others
+ * 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, int32_t *corelist,
+                       size_t num, amr_t message, TV(a0t) arg0,
+                       TV(a1t) arg1, TV(a2t) arg2)
+{ TRUSTEDBLOCK
+       uint32_t vcoreid;
+       bool self_ipi_pending = FALSE;
+       switch (p->state) {
+               case (PROC_RUNNABLE_M):
+                       assert(!message);
+                       break;
+               case (PROC_RUNNING_M):
+                       assert(message);
+                       break;
+               default:
+                       panic("Weird state %d in proc_take_cores()!\n", p->state);
+       }
+       spin_lock(&idle_lock);
+       assert((num <= p->num_vcores) && (num_idlecores + num <= num_cpus));
+       spin_unlock(&idle_lock);
+       for (int i = 0; i < num; i++) {
+               vcoreid = get_vcoreid(p, corelist[i]);
+               assert(p->vcoremap[vcoreid] == corelist[i]);
+               if (message) {
+                       if (p->vcoremap[vcoreid] == core_id())
+                               self_ipi_pending = TRUE;
+                       send_active_message(corelist[i], message, arg0, arg1, arg2);
+               }
+               // give the pcore back to the idlecoremap
+               put_idle_core(corelist[i]);
+               p->vcoremap[vcoreid] = -1;
+       }
+       p->num_vcores -= num;
+       p->resources[RES_CORES].amt_granted -= num;
+       return self_ipi_pending;
+}
+
+/* Takes all cores from a process, which must be in an _M state.  Cores are
+ * placed back in the idlecoremap.  If there's a message, such as __death or
+ * __preempt, it will be sent to the cores.  The bool signals whether or not an
+ * 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)
+{
+       uint32_t active_vcoreid = 0;
+       bool self_ipi_pending = FALSE;
+       switch (p->state) {
+               case (PROC_RUNNABLE_M):
+                       assert(!message);
+                       break;
+               case (PROC_RUNNING_M):
+                       assert(message);
+                       break;
+               default:
+                       panic("Weird state %d in proc_take_allcores()!\n", p->state);
+       }
+       spin_lock(&idle_lock);
+       assert(num_idlecores + p->num_vcores <= num_cpus); // sanity
+       spin_unlock(&idle_lock);
+       for (int i = 0; i < p->num_vcores; i++) {
+               // find next active vcore
+               active_vcoreid = get_busy_vcoreid(p, active_vcoreid);
+               if (message) {
+                       if (p->vcoremap[active_vcoreid] == core_id())
+                               self_ipi_pending = TRUE;
+                       send_active_message(p->vcoremap[active_vcoreid], message,
+                                            arg0, arg1, arg2);
+               }
+               // give the pcore back to the idlecoremap
+               put_idle_core(p->vcoremap[active_vcoreid]);
+               p->vcoremap[active_vcoreid] = -1;
+       }
+       p->num_vcores = 0;
+       p->resources[RES_CORES].amt_granted = 0;
+       return self_ipi_pending;
+}
+
+/* Helper, to be used when unlocking after calling the above functions that
+ * might cause an IPI to be sent.  TODO inline this, so the __FUNCTION__ works.
+ * Will require an overhaul of core_request (break it up, etc) */
+void __proc_unlock_ipi_pending(struct proc *p, bool ipi_pending)
+{
+       if (ipi_pending) {
+               p->env_refcnt--; // TODO: (REF) (atomics)
+               spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+               __wait_for_ipi(__FUNCTION__);
+       } else {
+               spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+       }
+}
+
+
+/* This takes a referenced process and ups the refcnt by count.  If the refcnt
+ * was already 0, then someone has a bug, so panic.  Check out the Documentation
+ * for brutal details about refcnting.
+ *
+ * Implementation aside, the important thing is that we atomically increment
+ * only if it wasn't already 0.  If it was 0, panic.
+ *
+ * TODO: (REF) change to use CAS / atomics. */
+void proc_incref(struct proc *p, size_t count)
+{
+       spin_lock_irqsave(&p->proc_lock);
+       if (p->env_refcnt)
+               p->env_refcnt += count;
+       else
+               panic("Tried to incref a proc with no existing refernces!");
+       spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+}
+
+/* When the kernel is done with a process, it decrements its reference count.
+ * When the count hits 0, no one is using it and it should be freed.  "Last one
+ * out" actually finalizes the death of the process.  This is tightly coupled
+ * with the previous function (incref)
+ *
+ * TODO: (REF) change to use CAS.  Note that when we do so, we may be holding
+ * the process lock when calling __proc_free(). */
+void proc_decref(struct proc *p, size_t count)
+{
+       spin_lock_irqsave(&p->proc_lock);
+       p->env_refcnt -= count;
+       size_t refcnt = p->env_refcnt; // need to copy this in so it's not reloaded
+       spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+       // if we hit 0, no one else will increment and we can check outside the lock
+       if (!refcnt)
+               __proc_free(p);
+       if (refcnt < 0)
+               panic("Too many decrefs!");
+}
+
+/* Active message handler to start a process's context on this core.  Tightly
+ * coupled with proc_run() */
+#ifdef __IVY__
+void __startcore(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, struct proc *CT(1) a0,
+                 trapframe_t *CT(1) a1, void *SNT a2)
+#else
+void __startcore(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void * a0, void * a1,
+                 void * a2)
+#endif
+{
+       uint32_t coreid = core_id();
+       struct proc *p_to_run = (struct proc *CT(1))a0;
+       trapframe_t local_tf;
+       trapframe_t *tf_to_pop = (trapframe_t *CT(1))a1;
+
+       printk("[kernel] Startcore on physical core %d for Process %d\n",
+              coreid, p_to_run->pid);
+       assert(p_to_run);
+       // TODO: handle silly state (HSS)
+       if (!tf_to_pop) {
+               tf_to_pop = &local_tf;
+               memset(tf_to_pop, 0, sizeof(*tf_to_pop));
+               proc_init_trapframe(tf_to_pop,(uint32_t)a2);
+               // Note the init_tf sets tf_to_pop->tf_esp = USTACKTOP;
+               proc_set_program_counter(tf_to_pop, p_to_run->env_entry);
+       }
+       /* the sender of the amsg increfed, thinking we weren't running current. */
+       if (p_to_run == current)
+               proc_decref(p_to_run, 1);
+       proc_startcore(p_to_run, tf_to_pop);
+}
+
+/* Stop running whatever context is on this core, load a known-good cr3, and
+ * 'idle'.  Note this leaves no trace of what was running. This "leaves the
+ * process's context. */
+void abandon_core(void)
+{
+       /* If we are currently running an address space on our core, we need a known
+        * good pgdir before releasing the old one.  We decref, since current no
+        * longer tracks the proc (and current no longer protects the cr3). */
+       if (current) {
+               lcr3(boot_cr3);
+               proc_decref(current, 1);
+               set_current_proc(NULL);
+       }
+       smp_idle();
+}
+
+/* Active message handler to clean up the core when a process is dying.
+ * 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)
+{
+       abandon_core();
+}
+
+void print_idlecoremap(void)
+{
+       spin_lock(&idle_lock);
+       printk("There are %d idle cores.\n", num_idlecores);
+       for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
+               printk("idlecoremap[%d] = %d\n", i, idlecoremap[i]);
+       spin_unlock(&idle_lock);
+}
+
+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));
+       }
+       spin_unlock(&pid_hash_lock);
+}
+
+void print_proc_info(pid_t pid)
+{
+       int j = 0;
+       struct proc *p = pid2proc(pid);
+       // not concerned with a race on the state...
+       if (!p) {
+               printk("Bad PID.\n");
+               return;
+       }
+       spinlock_debug(&p->proc_lock);
+       spin_lock_irqsave(&p->proc_lock);
+       printk("struct proc: %p\n", p);
+       printk("PID: %d\n", p->pid);
+       printk("PPID: %d\n", p->ppid);
+       printk("State: 0x%08x\n", p->state);
+       printk("Refcnt: %d\n", p->env_refcnt - 1); // don't report our ref
+       printk("Flags: 0x%08x\n", p->env_flags);
+       printk("CR3(phys): 0x%08x\n", p->env_cr3);
+       printk("Num Vcores: %d\n", p->num_vcores);
+       printk("Vcoremap:\n");
+       for (int i = 0; i < p->num_vcores; i++) {
+               j = get_busy_vcoreid(p, j);
+               printk("\tVcore %d: Pcore %d\n", j, p->vcoremap[j]);
+               j++;
+       }
+       printk("Resources:\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);
+       printk("Vcore 0's Last Trapframe:\n");
+       print_trapframe(&p->env_tf);
+       spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+       proc_decref(p, 1); /* decref for the pid2proc reference */
 }