_M procs start up at _start/hart_entry for vcore0
[akaros.git] / kern / src / process.c
index 93160e3..a8be5c6 100644 (file)
@@ -8,6 +8,7 @@
 #pragma nosharc
 #endif
 
+#include <ros/bcq.h>
 #include <arch/arch.h>
 #include <arch/bitmask.h>
 #include <process.h>
@@ -24,6 +25,7 @@
 #include <slab.h>
 #include <sys/queue.h>
 #include <frontend.h>
+#include <monitor.h>
 
 /* Process Lists */
 struct proc_list proc_runnablelist = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(proc_runnablelist);
@@ -51,7 +53,6 @@ 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 *SAFE p, uint32_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
@@ -182,14 +183,20 @@ void proc_init(void)
        pid_hash = create_hashtable(100, __generic_hash, __generic_eq);
        spin_unlock(&pid_hash_lock);
        schedule_init();
-       /* Init idle cores. Core 0 is the management core, and core 1 is
-     * dedicated to the NIC currently */
+       /* Init idle cores. Core 0 is the management core. */
        spin_lock(&idle_lock);
-       #ifdef __CONFIG_NETWORKING__
-       assert(num_cpus >= 2);
-       int reserved_cores = 2;
-       #else
        int reserved_cores = 1;
+       #ifdef __CONFIG_NETWORKING__
+       reserved_cores++; // Next core is dedicated to the NIC
+       assert(num_cpus >= reserved_cores);
+       #endif
+       #ifdef __CONFIG_APPSERVER__
+       #ifdef __CONFIG_DEDICATED_MONITOR__
+       reserved_cores++; // Next core dedicated to running the kernel monitor
+       assert(num_cpus >= reserved_cores);
+       // Need to subtract 1 from the reserved_cores # to get the cores index
+       send_kernel_message(reserved_cores-1, (amr_t)monitor, 0,0,0, KMSG_ROUTINE);
+       #endif
        #endif
        num_idlecores = num_cpus - reserved_cores;
        for (int i = 0; i < num_idlecores; i++)
@@ -381,6 +388,7 @@ void proc_run(struct proc *p)
                                smp_idle(); // this never returns
                        return;
                case (PROC_RUNNABLE_S):
+                       assert(current != p);
                        __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.
@@ -390,21 +398,17 @@ void proc_run(struct proc *p)
                        p->procinfo->num_vcores = 0;
                        __map_vcore(p, 0, core_id()); // sort of.  this needs work.
                        __seq_end_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
-                       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);
+                       p->env_refcnt++; // TODO: (REF) use incref
+                       p->procinfo->vcoremap[0].tf_to_run = &p->env_tf;
+                       send_kernel_message(core_id(), __startcore, p, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
+                       __proc_unlock_ipi_pending(p, TRUE);
                        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
+                        * this process.  It is set outside proc_run.  For the kernel
                         * message, a0 = struct proc*, a1 = struct trapframe*.   */
                        if (p->procinfo->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->procinfo->num_vcores; // TODO: (REF) use incref
@@ -413,39 +417,22 @@ void proc_run(struct proc *p)
                                if (is_mapped_vcore(p, core_id()))
                                        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->procinfo->vcoremap[0].pcoreid,
-                                                           __startcore, p,
-                                                           &p->env_tf, (void *SNT)0);
-#else
-                                       send_active_message(p->procinfo->vcoremap[0].pcoreid,
-                                                           (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->procinfo->num_vcores; i++)
-#ifdef __IVY__
-                                       send_active_message(p->procinfo->vcoremap[i].pcoreid,
-                                                           __startcore, p,
-                                                                               (trapframe_t *CT(1))NULL, (void *SNT)i);
-#else
-                                       send_active_message(p->procinfo->vcoremap[i].pcoreid,
-                                                           (void *)__startcore, (void *)p,
-                                                                               (void *)0, (void *)i);
-#endif
+                               /* others should be zeroed after a previous use too. */
+                               // TODO: remove me
+                               for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++)
+                                       assert(!p->procinfo->vcoremap[i].tf_to_run);
+                               for (int i = 0; i < p->procinfo->num_vcores; i++)
+                                       send_kernel_message(p->procinfo->vcoremap[i].pcoreid,
+                                                           (void *)__startcore, (void *)p, 0, 0,
+                                                           KMSG_ROUTINE);
                        } 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
+                        * There a subtle race avoidance here.  __proc_startcore can handle
+                        * 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.
@@ -463,35 +450,10 @@ void proc_run(struct proc *p)
        }
 }
 
-/* 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.  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) without going through
- * some "bundling" code.
- *
+/* Actually runs the given context (trapframe) of process p on the core this
+ * code executes on.  This is called directly by __startcore, which needs to
+ * bypass the routine_kmsg check.  Interrupts should be off when you call this.
+ * 
  * 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
@@ -501,17 +463,9 @@ void proc_run(struct proc *p)
  * 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) {
-       // 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!");
-       }
+static void __proc_startcore(struct proc *p, trapframe_t *tf)
+{
+       assert(!irq_is_enabled());
        /* If the process wasn't here, then we need to load its address space. */
        if (p != current) {
                /* Do not incref here.  We were given the reference to current,
@@ -537,6 +491,25 @@ void proc_startcore(struct proc *p, trapframe_t *tf) {
        env_pop_tf(tf);
 }
 
+/* Restarts the given context (trapframe) of process p on the core this code
+ * executes on.  Calls an internal function to do the work.
+ * 
+ * In case there are pending routine messages, like __death, __preempt, or
+ * __notify, we need to run them.  Alternatively, if there are any, we could
+ * self_ipi, and run the messages immediately after popping back to userspace,
+ * but that would have crappy overhead.
+ *
+ * Refcnting: this will not return, and it assumes that you've accounted for
+ * your reference as if it was the ref for "current" (which is what happens when
+ * returning from local traps and such. */
+void proc_restartcore(struct proc *p, trapframe_t *tf)
+{
+       /* Need ints disabled when we return from processing (race) */
+       disable_irq();
+       process_routine_kmsg();
+       __proc_startcore(p, 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
@@ -588,8 +561,9 @@ void proc_destroy(struct proc *p)
                                current = NULL;
                        }
                        #endif
-                       send_active_message(p->procinfo->vcoremap[0].pcoreid, __death,
-                                          (void *SNT)0, (void *SNT)0, (void *SNT)0);
+                       send_kernel_message(p->procinfo->vcoremap[0].pcoreid, __death,
+                                          (void *SNT)0, (void *SNT)0, (void *SNT)0,
+                                          KMSG_ROUTINE);
                        __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
                        // TODO: might need to sort num_vcores too later (VC#)
                        /* vcore is unmapped on the receive side */
@@ -668,20 +642,6 @@ static uint32_t get_vcoreid(struct proc *SAFE p, uint32_t pcoreid)
        return p->procinfo->pcoremap[pcoreid].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
@@ -732,6 +692,70 @@ void proc_yield(struct proc *SAFE p)
        abandon_core();
 }
 
+/* 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)
+{
+       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];
+
+       /* 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_enabled && !vcpd->notif_pending) {
+               vcpd->notif_pending = TRUE;
+               spin_lock_irqsave(&p->proc_lock);
+                       if ((p->state & PROC_RUNNING_M) && // TODO: (VC#) (_S state)
+                                     (p->procinfo->vcoremap[vcoreid].valid)) {
+                               printk("[kernel] sending notif to vcore %d\n", vcoreid);
+                               send_kernel_message(p->procinfo->vcoremap[vcoreid].pcoreid,
+                                                   __notify, p, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
+                       } else { // TODO: think about this, fallback, etc
+                               warn("Vcore unmapped, not receiving an active notif");
+                       }
+               spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
+       }
+}
+
+/* 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);
+}
+
 /* Global version of the helper, for sys_get_vcoreid (might phase that syscall
  * out). */
 uint32_t proc_get_vcoreid(struct proc *SAFE p, uint32_t pcoreid)
@@ -817,14 +841,14 @@ bool __proc_give_cores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist, size_t num)
                        __seq_start_write(&p->procinfo->coremap_seqctr);
                        for (int i = 0; i < num; i++) {
                                free_vcoreid = get_free_vcoreid(p, free_vcoreid);
-                               //todo
                                printd("setting vcore %d to pcore %d\n", free_vcoreid,
                                       pcorelist[i]);
                                __map_vcore(p, free_vcoreid, pcorelist[i]);
                                p->procinfo->num_vcores++;
-                               send_active_message(pcorelist[i], __startcore, p,
-                                                   (struct trapframe *)0,
-                                                   (void*SNT)free_vcoreid);
+                               /* should be a fresh core */
+                               assert(!p->procinfo->vcoremap[i].tf_to_run);
+                               send_kernel_message(pcorelist[i], __startcore, p, 0, 0,
+                                                   KMSG_ROUTINE);
                                if (pcorelist[i] == core_id())
                                        self_ipi_pending = TRUE;
                        }
@@ -856,7 +880,7 @@ bool __proc_set_allcores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist,
 }
 
 /* Takes from process p the num cores listed in pcorelist, using the given
- * message for the active message (__death, __preempt, etc).  Like the others
+ * message for the kernel 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! */
@@ -890,7 +914,8 @@ bool __proc_take_cores(struct proc *SAFE p, uint32_t *pcorelist,
                if (message) {
                        if (pcoreid == core_id())
                                self_ipi_pending = TRUE;
-                       send_active_message(pcoreid, message, arg0, arg1, arg2);
+                       send_kernel_message(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. */
@@ -938,7 +963,8 @@ bool __proc_take_allcores(struct proc *SAFE p, amr_t message,
                if (message) {
                        if (pcoreid == core_id())
                                self_ipi_pending = TRUE;
-                       send_active_message(pcoreid, message, arg0, arg1, arg2);
+                       send_kernel_message(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. */
@@ -955,14 +981,20 @@ bool __proc_take_allcores(struct proc *SAFE p, amr_t message,
 }
 
 /* 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) */
+ * might cause an IPI to be sent.  There should already be a kmsg waiting for
+ * us, since when we checked state to see a message was coming, the message had
+ * already been sent before unlocking.  Note we do not need interrupts enabled
+ * for this to work (you can receive a message before its IPI by polling).
+ *
+ * TODO: consider inlining this, so __FUNCTION__ works (will require effort in
+ * core_request(). */
 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__);
+               process_routine_kmsg();
+               panic("stack-killing kmsg not found in %s!!!", __FUNCTION__);
        } else {
                spin_unlock_irqsave(&p->proc_lock);
        }
@@ -1024,36 +1056,74 @@ void proc_decref(struct proc *p, size_t count)
                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
+/* 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)
 {
-       uint32_t coreid = core_id();
-       uint32_t vcoreid = (uint32_t)a2;
+       uint32_t pcoreid = core_id(), vcoreid;
        struct proc *p_to_run = (struct proc *CT(1))a0;
-       trapframe_t local_tf;
-       trapframe_t *tf_to_pop = (trapframe_t *CT(1))a1;
+       struct trapframe local_tf, *tf_to_pop;
+       struct preempt_data *vcpd;
 
-       printd("[kernel] startcore on physical core %d for process %d's vcore %d\n",
-              coreid, p_to_run->pid, get_vcoreid(p_to_run, coreid));
        assert(p_to_run);
+       vcoreid = get_vcoreid(p_to_run, pcoreid);
+       tf_to_pop = p_to_run->procinfo->vcoremap[vcoreid].tf_to_run;
+       printd("[kernel] startcore on physical core %d for process %d's vcore %d\n",
+              pcoreid, p_to_run->pid, vcoreid);
        // 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, vcoreid, p_to_run->env_entry,
                                    p_to_run->procdata->stack_pointers[vcoreid]);
+               /* Disable/mask active notifications for fresh vcores */
+               vcpd = &p_to_run->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
+               vcpd->notif_enabled = FALSE;
+       } else {
+               /* Don't want to accidentally reuse this tf (saves on a for loop in
+                * proc_run, though we check there to be safe for now). */
+               p_to_run->procinfo->vcoremap[vcoreid].tf_to_run = 0;
        }
        /* 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);
+       __proc_startcore(p_to_run, tf_to_pop);
+}
+
+/* Bail out if it's the wrong process, or if they no longer want a notif */
+// TODO: think about what TF this is: make sure it's the user one, and not a
+// kernel one (was it interrupted, or proc_kmsgs())
+void __notify(trapframe_t *tf, uint32_t srcid, void *a0, void *a1, void *a2)
+{
+       struct user_trapframe local_tf;
+       struct preempt_data *vcpd;
+       uint32_t vcoreid;
+       struct proc *p = (struct proc*)a0;
+
+       if (p != current)
+               return;
+       // TODO: think about locking here.  document why we don't need this
+       vcoreid = p->procinfo->pcoremap[core_id()].vcoreid;
+       vcpd = &p->procdata->vcore_preempt_data[vcoreid];
+
+       printd("received active notification for proc %d's vcore %d on pcore %d\n",
+              p->procinfo->pid, vcoreid, core_id());
+
+       /* sort signals.  notifs are now masked, like an interrupt gate */
+       if (!vcpd->notif_enabled)
+               return;
+       vcpd->notif_enabled = FALSE;
+       vcpd->notif_pending = FALSE; // no longer pending - it made it here
+       
+       /* save the old tf in the notify slot, build and pop a new one.  Note that
+        * silly state isn't our business for a notification. */        
+       // TODO: this is assuming the struct user_tf is the same as a regular TF
+       vcpd->notif_tf = *tf;
+       memset(&local_tf, 0, sizeof(local_tf));
+       proc_init_trapframe(&local_tf, vcoreid, p->env_entry,
+                           p->procdata->stack_pointers[vcoreid]);
+       __proc_startcore(p, &local_tf);
+
 }
 
 /* Stop running whatever context is on this core, load a known-good cr3, and
@@ -1066,10 +1136,10 @@ void abandon_core(void)
        smp_idle();
 }
 
-/* Active message handler to clean up the core when a process is dying.
+/* Kernel 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. */
+ * 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)
 {