Rendezvous: plan9 style sync with CVs
[akaros.git] / kern / src / testing.c
index 05c60a0..381eeea 100644 (file)
@@ -19,7 +19,7 @@
 #include <string.h>
 #include <testing.h>
 #include <trap.h>
-#include <arch/trap.h>
+#include <trap.h>
 #include <process.h>
 #include <syscall.h>
 #include <time.h>
 #include <schedule.h>
 #include <umem.h>
 #include <ucq.h>
+#include <setjmp.h>
+#include <apipe.h>
+#include <rwlock.h>
+#include <rendez.h>
 
 #define l1 (available_caches.l1)
 #define l2 (available_caches.l2)
 #define l3 (available_caches.l3)
 
-#ifdef __i386__
+#ifdef CONFIG_X86
 
 void test_ipi_sending(void)
 {
@@ -113,7 +117,7 @@ void test_ioapic_pit_reroute(void)
        udelay(3000000);
 }
 
-#endif // __i386__
+#endif // CONFIG_X86
 
 
 void test_print_info(void)
@@ -386,7 +390,7 @@ void test_bitmasks(void)
 
 checklist_t *RO the_global_list;
 
-void test_checklist_handler(trapframe_t *tf, void* data)
+static void test_checklist_handler(struct hw_trapframe *hw_tf, void *data)
 {
        udelay(1000000);
        cprintf("down_checklist(%x,%d)\n", the_global_list, core_id());
@@ -428,17 +432,13 @@ void test_checklists(void)
 
 atomic_t a, b, c;
 
-#ifdef __IVY__
-void test_incrementer_handler(trapframe_t *tf, atomic_t *data)
-#else
-void test_incrementer_handler(trapframe_t *tf, void *data)
-#endif
+static void test_incrementer_handler(struct hw_trapframe *tf, void *data)
 {
        assert(data);
        atomic_inc(data);
 }
 
-void test_null_handler(trapframe_t *tf, void* data)
+static void test_null_handler(struct hw_trapframe *tf, void *data)
 {
        asm volatile("nop");
 }
@@ -549,7 +549,7 @@ void test_smp_call_functions(void)
        printk("Done\n");
 }
 
-#ifdef __i386__
+#ifdef CONFIG_X86
 void test_lapic_status_bit(void)
 {
        register_interrupt_handler(interrupt_handlers, I_TESTING,
@@ -566,29 +566,27 @@ void test_lapic_status_bit(void)
        printk("IPIs received (should be %d): %d\n", a, NUM_IPI);
        // hopefully that handler never fires again.  leaving it registered for now.
 }
-#endif // __i386__
+#endif // CONFIG_X86
 
 /************************************************************/
 /* ISR Handler Functions */
 
-void test_hello_world_handler(trapframe_t *tf, void* data)
+void test_hello_world_handler(struct hw_trapframe *hw_tf, void *data)
 {
        int trapno;
-       #if defined(__i386__)
-       trapno = tf->tf_trapno;
-       #elif defined(__sparc_v8__)
-       trapno = (tf->tbr >> 4) & 0xFF;
+       #if defined(CONFIG_X86)
+       trapno = hw_tf->tf_trapno;
        #else
        trapno = 0;
        #endif
 
-       cprintf("Incoming IRQ, ISR: %d on core %d with tf at 0x%08x\n",
-               trapno, core_id(), tf);
+       cprintf("Incoming IRQ, ISR: %d on core %d with tf at %p\n",
+               trapno, core_id(), hw_tf);
 }
 
-spinlock_t print_info_lock = SPINLOCK_INITIALIZER;
+spinlock_t print_info_lock = SPINLOCK_INITIALIZER_IRQSAVE;
 
-void test_print_info_handler(trapframe_t *tf, void* data)
+void test_print_info_handler(struct hw_trapframe *hw_tf, void *data)
 {
        uint64_t tsc = read_tsc();
 
@@ -596,7 +594,7 @@ void test_print_info_handler(trapframe_t *tf, void* data)
        cprintf("----------------------------\n");
        cprintf("This is Core %d\n", core_id());
        cprintf("Timestamp = %lld\n", tsc);
-#ifdef __i386__
+#ifdef CONFIG_X86
        cprintf("Hardware core %d\n", hw_core_id());
        cprintf("MTRR_DEF_TYPE = 0x%08x\n", read_msr(IA32_MTRR_DEF_TYPE));
        cprintf("MTRR Phys0 Base = 0x%016llx, Mask = 0x%016llx\n",
@@ -615,12 +613,12 @@ void test_print_info_handler(trapframe_t *tf, void* data)
                read_msr(0x20c), read_msr(0x20d));
        cprintf("MTRR Phys7 Base = 0x%016llx, Mask = 0x%016llx\n",
                read_msr(0x20e), read_msr(0x20f));
-#endif // __i386__
+#endif // CONFIG_X86
        cprintf("----------------------------\n");
        spin_unlock_irqsave(&print_info_lock);
 }
 
-void test_barrier_handler(trapframe_t *tf, void* data)
+void test_barrier_handler(struct hw_trapframe *hw_tf, void *data)
 {
        cprintf("Round 1: Core %d\n", core_id());
        waiton_barrier(&test_cpu_array);
@@ -636,16 +634,12 @@ void test_barrier_handler(trapframe_t *tf, void* data)
        //cprintf("Round 4: Core %d\n", core_id());
 }
 
-#ifdef __IVY__
-static void test_waiting_handler(trapframe_t *tf, atomic_t *data)
-#else
-static void test_waiting_handler(trapframe_t *tf, void *data)
-#endif
+static void test_waiting_handler(struct hw_trapframe *hw_tf, void *data)
 {
        atomic_dec(data);
 }
 
-#ifdef __i386__
+#ifdef CONFIG_X86
 void test_pit(void)
 {
        cprintf("Starting test for PIT now (10s)\n");
@@ -679,11 +673,10 @@ void test_circ_buffer(void)
        return;
 }
 
-static void test_km_handler(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
-                            long a1, long a2)
+static void test_km_handler(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
-       printk("Received KM on core %d from core %d: arg0= 0x%08x, arg1 = "
-              "0x%08x, arg2 = 0x%08x\n", core_id(), srcid, a0, a1, a2);
+       printk("Received KM on core %d from core %d: arg0= %p, arg1 = %p, "
+              "arg2 = %p\n", core_id(), srcid, a0, a1, a2);
        return;
 }
 
@@ -720,7 +713,7 @@ void test_kernel_messages(void)
        udelay(5000000);
        return;
 }
-#endif // __i386__
+#endif // CONFIG_X86
 static void test_single_cache(int iters, size_t size, int align, int flags,
                               void (*ctor)(void *, size_t),
                               void (*dtor)(void *, size_t))
@@ -914,10 +907,10 @@ void test_bcq(void)
        /* Helpful debugger */
        void print_a_bcq(struct my_bcq *bcq)
        {
-               printk("A BCQ (made of ints): %08p\n", bcq);
-               printk("\tprod_idx: %08p\n", bcq->hdr.prod_idx);
-               printk("\tcons_pub_idx: %08p\n", bcq->hdr.cons_pub_idx);
-               printk("\tcons_pvt_idx: %08p\n", bcq->hdr.cons_pvt_idx);
+               printk("A BCQ (made of ints): %p\n", bcq);
+               printk("\tprod_idx: %p\n", bcq->hdr.prod_idx);
+               printk("\tcons_pub_idx: %p\n", bcq->hdr.cons_pub_idx);
+               printk("\tcons_pvt_idx: %p\n", bcq->hdr.cons_pvt_idx);
                for (int i = 0; i < NR_ELEM_A_BCQ; i++) {
                        printk("Element %d, rdy_for_cons: %02p\n", i,
                               bcq->wraps[i].rdy_for_cons);
@@ -1220,7 +1213,7 @@ void test_radix_tree(void)
        assert((void*)0xdeadbeef == radix_lookup(tree, 3));
        for (int i = 5; i < 100; i++)
                if ((retval = radix_lookup(tree, i))) {
-                       printk("Extra item %08p at slot %d in tree %08p\n", retval, i,
+                       printk("Extra item %p at slot %d in tree %p\n", retval, i,
                               tree);
                        print_radix_tree(tree);
                        monitor(0);
@@ -1308,11 +1301,10 @@ void test_random_fs(void)
 }
 
 /* Kernel message to restart our kthread */
-static void __test_up_sem(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
-                          long a1, long a2)
+static void __test_up_sem(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        struct semaphore *sem = (struct semaphore*)a0;
-       printk("[kmsg] Upping the sem to start the kthread, stacktop is %08p\n",
+       printk("[kmsg] Upping the sem to start the kthread, stacktop is %p\n",
                   get_stack_top());
        if (!sem_up(sem)) {
                printk("[kmsg] Crap, the sem didn't have a kthread waiting!\n");
@@ -1329,7 +1321,7 @@ void test_kthreads(void)
 {
        struct semaphore sem;
        sem_init(&sem, 1);              /* set to 1 to test the unwind */
-       printk("We're a kthread!  Stacktop is %08p.  Testing suspend, etc...\n",
+       printk("We're a kthread!  Stacktop is %p.  Testing suspend, etc...\n",
               get_stack_top());
        /* So we have something that will wake us up.  Routine messages won't get
         * serviced in the kernel right away. */
@@ -1342,12 +1334,11 @@ void test_kthreads(void)
        /* This one is for real, yo.  Run and tell that. */
        printk("About to sleep for real\n");
        sem_down(&sem);
-       printk("Kthread restarted!, Stacktop is %08p.\n", get_stack_top());
+       printk("Kthread restarted!, Stacktop is %p.\n", get_stack_top());
 }
 
 /* Second player's kmsg */
-static void __test_kref_2(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
-                          long a1, long a2)
+static void __test_kref_2(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        struct kref *kref = (struct kref*)a0;
        bool *done = (bool*)a1;
@@ -1430,8 +1421,7 @@ void test_atomics(void)
 }
 
 /* Helper KMSG for test_abort.  Core 1 does this, while core 0 sends an IRQ. */
-static void __test_try_halt(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
-                            long a1, long a2)
+static void __test_try_halt(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        disable_irq();
        /* wait 10 sec.  should have a bunch of ints pending */
@@ -1446,43 +1436,40 @@ static void __test_try_halt(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
  * comment out abort_halt() in irq_handler(). */
 void test_abort_halt(void)
 {
-#ifdef __i386__
+#ifdef CONFIG_X86
        send_kernel_message(1, __test_try_halt, 0, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
        /* wait 1 sec, enough time to for core 1 to be in its KMSG */
        udelay(1000000);
        /* Send an IPI */
        send_ipi(0x01, I_TESTING);
        printk("Core 0 sent the IPI\n");
-#endif /* __i386__ */
+#endif /* CONFIG_X86 */
 }
 
 /* Funcs and global vars for test_cv() */
-struct cond_var local_cv;
-atomic_t counter;
-struct cond_var *cv = &local_cv;
-volatile bool state = FALSE;           /* for test 3 */
+static struct cond_var local_cv;
+static atomic_t counter;
+static struct cond_var *cv = &local_cv;
+static volatile bool state = FALSE;            /* for test 3 */
 
-void __test_cv_signal(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
-                      long a1, long a2)
+void __test_cv_signal(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        if (atomic_read(&counter) % 4)
                cv_signal(cv);
        else
                cv_broadcast(cv);
        atomic_dec(&counter);
-       smp_idle();
 }
-void __test_cv_waiter(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
-                      long a1, long a2)
+
+void __test_cv_waiter(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        cv_lock(cv);
        /* check state, etc */
        cv_wait_and_unlock(cv);
        atomic_dec(&counter);
-       smp_idle();
 }
-void __test_cv_waiter_t3(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
-                         long a1, long a2)
+
+void __test_cv_waiter_t3(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
 {
        udelay(a0);
        /* if state == false, we haven't seen the signal yet */
@@ -1496,7 +1483,6 @@ void __test_cv_waiter_t3(struct trapframe *tf, uint32_t srcid, long a0,
        cmb();
        assert(state);
        atomic_dec(&counter);
-       smp_idle();     /* kmsgs that might block cannot return! */
 }
 
 void test_cv(void)
@@ -1576,3 +1562,294 @@ void test_cv(void)
        }
        printk("test_cv: single sender/receiver complete\n");
 }
+
+/* Based on a bug I noticed.  TODO: actual memset test... */
+void test_memset(void)
+{
+       #define ARR_SZ 256
+       
+       void print_array(char *c, size_t len)
+       {
+               for (int i = 0; i < len; i++)
+                       printk("%04d: %02x\n", i, *c++);
+       }
+       
+       void check_array(char *c, char x, size_t len)
+       {
+               for (int i = 0; i < len; i++) {
+                       if (*c != x) {
+                               printk("Char %d is %c (%02x), should be %c (%02x)\n", i, *c,
+                                      *c, x, x);
+                               break;
+                       }
+                       c++;
+               }
+       }
+       
+       void run_check(char *arr, int ch, size_t len)
+       {
+               char *c = arr;
+               for (int i = 0; i < ARR_SZ; i++)
+                       *c++ = 0x0;
+               memset(arr, ch, len - 4);
+               check_array(arr, ch, len - 4);
+               check_array(arr + len - 4, 0x0, 4);
+       }
+
+       char bytes[ARR_SZ];
+       run_check(bytes, 0xfe, 20);
+       run_check(bytes, 0xc0fe, 20);
+       printk("Done!\n");
+}
+
+void __attribute__((noinline)) __longjmp_wrapper(struct jmpbuf* jb)
+{
+       asm ("");
+       printk("Starting: %s\n", __FUNCTION__);
+       longjmp(jb, 1);
+       // Should never get here
+       printk("Exiting: %s\n", __FUNCTION__); 
+}
+
+void test_setjmp()
+{
+       struct jmpbuf jb;
+       printk("Starting: %s\n", __FUNCTION__);
+       if (setjmp(&jb)) {
+         printk("After second setjmp return: %s\n", __FUNCTION__);
+    }
+    else {
+         printk("After first setjmp return: %s\n", __FUNCTION__);
+      __longjmp_wrapper(&jb);
+    }
+       printk("Exiting: %s\n", __FUNCTION__);
+}
+
+void test_apipe(void)
+{
+       static struct atomic_pipe test_pipe;
+
+       struct some_struct {
+               long x;
+               int y;
+       };
+       /* Don't go too big, or you'll run off the stack */
+       #define MAX_BATCH 100
+
+       void __test_apipe_writer(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
+       {
+               int ret, count_todo;
+               int total = 0;
+               struct some_struct local_str[MAX_BATCH];
+               for (int i = 0; i < MAX_BATCH; i++) {
+                       local_str[i].x = 0xf00;
+                       local_str[i].y = 0xba5;
+               }
+               /* testing 0, and max out at 50. [0, ... 50] */
+               for (int i = 0; i < MAX_BATCH + 1; i++) {
+                       count_todo = i;
+                       while (count_todo) {
+                               ret = apipe_write(&test_pipe, &local_str, count_todo);
+                               /* Shouldn't break, based on the loop counters */
+                               if (!ret) {
+                                       printk("Writer breaking with %d left\n", count_todo);
+                                       break;
+                               }
+                               total += ret;
+                               count_todo -= ret;
+                       }
+               }
+               printk("Writer done, added %d elems\n", total);
+               apipe_close_writer(&test_pipe);
+       }
+
+       void __test_apipe_reader(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
+       {
+               int ret, count_todo;
+               int total = 0;
+               struct some_struct local_str[MAX_BATCH] = {{0}};
+               /* reversed loop compared to the writer [50, ... 0] */
+               for (int i = MAX_BATCH; i >= 0; i--) {
+                       count_todo = i;
+                       while (count_todo) {
+                               ret = apipe_read(&test_pipe, &local_str, count_todo);
+                               if (!ret) {
+                                       printk("Reader breaking with %d left\n", count_todo);
+                                       break;
+                               }
+                               total += ret;
+                               count_todo -= ret;
+                       }
+               }
+               printk("Reader done, took %d elems\n", total);
+               for (int i = 0; i < MAX_BATCH; i++) {
+                       assert(local_str[i].x == 0xf00);
+                       assert(local_str[i].y == 0xba5);
+               }
+               apipe_close_reader(&test_pipe);
+       }
+
+       void *pipe_buf = kpage_alloc_addr();
+       assert(pipe_buf);
+       apipe_init(&test_pipe, pipe_buf, PGSIZE, sizeof(struct some_struct));
+       printd("*ap_buf %p\n", test_pipe.ap_buf);
+       printd("ap_ring_sz %p\n", test_pipe.ap_ring_sz);
+       printd("ap_elem_sz %p\n", test_pipe.ap_elem_sz);
+       printd("ap_rd_off %p\n", test_pipe.ap_rd_off);
+       printd("ap_wr_off %p\n", test_pipe.ap_wr_off);
+       printd("ap_nr_readers %p\n", test_pipe.ap_nr_readers);
+       printd("ap_nr_writers %p\n", test_pipe.ap_nr_writers);
+       send_kernel_message(0, __test_apipe_writer, 0, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
+       /* Once we start synchronizing with a kmsg / kthread that could be on a
+        * different core, we run the chance of being migrated when we block. */
+       __test_apipe_reader(0, 0, 0, 0);
+       /* Wait til the first test is done */
+       while (test_pipe.ap_nr_writers) {
+               kthread_yield();
+               cpu_relax();
+       }
+       /* Try cross core (though CV wake ups schedule on the waking core) */
+       apipe_open_reader(&test_pipe);
+       apipe_open_writer(&test_pipe);
+       send_kernel_message(1, __test_apipe_writer, 0, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
+       __test_apipe_reader(0, 0, 0, 0);
+       /* We could be on core 1 now.  If we were called from core0, our caller
+        * might expect us to return while being on core 0 (like if we were kfunc'd
+        * from the monitor.  Be careful if you copy this code. */
+}
+
+static struct rwlock rwlock, *rwl = &rwlock;
+static atomic_t rwlock_counter;
+void test_rwlock(void)
+{
+       bool ret;
+       rwinit(rwl);
+       /* Basic: can i lock twice, recursively? */
+       rlock(rwl);
+       ret = canrlock(rwl);
+       assert(ret);
+       runlock(rwl);
+       runlock(rwl);
+       /* Other simply tests */
+       wlock(rwl);
+       wunlock(rwl);
+
+       /* Just some half-assed different operations */
+       void __test_rwlock(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
+       {
+               int rand = read_tsc() & 0xff;
+               for (int i = 0; i < 10000; i++) {
+                       switch ((rand * i) % 5) {
+                               case 0:
+                               case 1:
+                                       rlock(rwl);
+                                       runlock(rwl);
+                                       break;
+                               case 2:
+                               case 3:
+                                       if (canrlock(rwl))
+                                               runlock(rwl);
+                                       break;
+                               case 4:
+                                       wlock(rwl);
+                                       wunlock(rwl);
+                                       break;
+                       }
+               }
+               /* signal to allow core 0 to finish */
+               atomic_dec(&rwlock_counter);
+       }
+               
+       /* send 4 messages to each non core 0 */
+       atomic_init(&rwlock_counter, (num_cpus - 1) * 4);
+       for (int i = 1; i < num_cpus; i++)
+               for (int j = 0; j < 4; j++)
+                       send_kernel_message(i, __test_rwlock, 0, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
+       while (atomic_read(&rwlock_counter))
+               cpu_relax();
+       printk("rwlock test complete\n");
+}
+
+/* Funcs and global vars for test_rv() */
+static struct rendez local_rv;
+static struct rendez *rv = &local_rv;
+/* reusing state and counter from test_cv... */
+
+static int __rendez_cond(void *arg)
+{
+       return *(bool*)arg;
+}
+
+void __test_rv_wakeup(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
+{
+       if (atomic_read(&counter) % 4)
+               cv_signal(cv);
+       else
+               cv_broadcast(cv);
+       atomic_dec(&counter);
+}
+
+void __test_rv_sleeper(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
+{
+       rendez_sleep(rv, __rendez_cond, (void*)&state);
+       atomic_dec(&counter);
+}
+
+void __test_rv_sleeper_timeout(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
+{
+       /* half-assed amount of time. */
+       rendez_sleep_timeout(rv, __rendez_cond, (void*)&state, a0);
+       atomic_dec(&counter);
+}
+
+void test_rv(void)
+{
+       int nr_msgs;
+
+       rendez_init(rv);
+       /* Test 0: signal without waiting */
+       rendez_wakeup(rv);
+       kthread_yield();
+       printk("test_rv: wakeup without sleeping complete\n");
+
+       /* Test 1: a few sleepers */
+       nr_msgs = num_cpus - 1; /* not using cpu 0 */
+       atomic_init(&counter, nr_msgs);
+       state = FALSE;
+       for (int i = 1; i < num_cpus; i++)
+               send_kernel_message(i, __test_rv_sleeper, 0, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
+       udelay(1000000);
+       cmb();
+       state = TRUE;
+       rendez_wakeup(rv);
+       /* broadcast probably woke up the waiters on our core.  since we want to
+        * spin on their completion, we need to yield for a bit. */
+       kthread_yield();
+       while (atomic_read(&counter))
+               cpu_relax();
+       printk("test_rv: bulk wakeup complete\n");
+
+       /* Test 2: different types of sleepers / timeouts */
+       state = FALSE;
+       nr_msgs = 0x500;        /* any more than 0x20000 could go OOM */
+       atomic_init(&counter, nr_msgs);
+       for (int i = 0; i < nr_msgs; i++) {
+               int cpu = (i % (num_cpus - 1)) + 1;
+               /* timeouts from 0ms ..5000ms (enough that they should wake via cond */
+               if (atomic_read(&counter) % 5)
+                       send_kernel_message(cpu, __test_rv_sleeper_timeout, i * 4, 0, 0,
+                                           KMSG_ROUTINE);
+               else
+                       send_kernel_message(cpu, __test_rv_sleeper, 0, 0, 0, KMSG_ROUTINE);
+       }
+       kthread_yield();        /* run whatever messages we sent to ourselves */
+       state = TRUE;
+       while (atomic_read(&counter)) {
+               cpu_relax();
+               rendez_wakeup(rv);
+               udelay(1000000);
+               kthread_yield();        /* run whatever messages we sent to ourselves */
+       }
+       assert(!rv->cv.nr_waiters);
+       printk("test_rv: lots of sleepers/timeouts complete\n");
+}