sys/kern/kern_condvar.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2000 Jake Burkholder <jake@freebsd.org>.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #include "opt_ktrace.h"
  31
  32 #include <sys/param.h>
  33 #include <sys/systm.h>
  34 #include <sys/lock.h>
  35 #include <sys/mutex.h>
  36 #include <sys/proc.h>
  37 #include <sys/kernel.h>
  38 #include <sys/ktr.h>
  39 #include <sys/condvar.h>
  40 #include <sys/sched.h>
  41 #include <sys/signalvar.h>
  42 #include <sys/sleepqueue.h>
  43 #include <sys/resourcevar.h>
  44 #ifdef KTRACE
  45 #include <sys/uio.h>
  46 #include <sys/ktrace.h>
  47 #endif
  48
  49 /*
  50  * Common sanity checks for cv_wait* functions.
  51  */
  52 #define CV_ASSERT(cvp, mp, td) do {                                     \
  53         KASSERT((td) != NULL, ("%s: curthread NULL", __func__));        \
  54         KASSERT(TD_IS_RUNNING(td), ("%s: not TDS_RUNNING", __func__));  \
  55         KASSERT((cvp) != NULL, ("%s: cvp NULL", __func__));             \
  56         KASSERT((mp) != NULL, ("%s: mp NULL", __func__));               \
  57         mtx_assert((mp), MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);                    \
  58 } while (0)
  59
  60 /*
  61  * Initialize a condition variable.  Must be called before use.
  62  */
  63 void
  64 cv_init(struct cv *cvp, const char *desc)
  65 {
  66
  67         cvp->cv_description = desc;
  68         cvp->cv_waiters = 0;
  69 }
  70
  71 /*
  72  * Destroy a condition variable.  The condition variable must be re-initialized
  73  * in order to be re-used.
  74  */
  75 void
  76 cv_destroy(struct cv *cvp)
  77 {
  78 #ifdef INVARIANTS
  79         struct sleepqueue *sq;
  80
  81         sleepq_lock(cvp);
  82         sq = sleepq_lookup(cvp);
  83         sleepq_release(cvp);
  84         KASSERT(sq == NULL, ("%s: associated sleep queue non-empty", __func__));
  85 #endif
  86 }
  87
  88 /*
  89  * Wait on a condition variable.  The current thread is placed on the condition
  90  * variable's wait queue and suspended.  A cv_signal or cv_broadcast on the same
  91  * condition variable will resume the thread.  The mutex is released before
  92  * sleeping and will be held on return.  It is recommended that the mutex be
  93  * held when cv_signal or cv_broadcast are called.
  94  */
  95 void
  96 cv_wait(struct cv *cvp, struct mtx *mp)
  97 {
  98         WITNESS_SAVE_DECL(mp);
  99
 100         WITNESS_SAVE(&mp->mtx_object, mp);
 101
 102         if (cold || panicstr) {
 103                 /*
 104                  * During autoconfiguration, just give interrupts
 105                  * a chance, then just return.  Don't run any other
 106                  * thread or panic below, in case this is the idle
 107                  * process and already asleep.
 108                  */
 109                 return;
 110         }
 111
 112         cv_wait_unlock(cvp, mp);
 113         mtx_lock(mp);
 114         WITNESS_RESTORE(&mp->mtx_object, mp);
 115 }
 116
 117 /*
 118  * Wait on a condition variable.  This function differs from cv_wait by
 119  * not aquiring the mutex after condition variable was signaled.
 120  */
 121 void
 122 cv_wait_unlock(struct cv *cvp, struct mtx *mp)
 123 {
 124         struct thread *td;
 125
 126         td = curthread;
 127 #ifdef KTRACE
 128         if (KTRPOINT(td, KTR_CSW))
 129                 ktrcsw(1, 0);
 130 #endif
 131         CV_ASSERT(cvp, mp, td);
 132         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, &mp->mtx_object,
 133             "Waiting on \"%s\"", cvp->cv_description);
 134
 135         if (cold || panicstr) {
 136                 /*
 137                  * During autoconfiguration, just give interrupts
 138                  * a chance, then just return.  Don't run any other
 139                  * thread or panic below, in case this is the idle
 140                  * process and already asleep.
 141                  */
 142                 mtx_unlock(mp);
 143                 return;
 144         }
 145
 146         sleepq_lock(cvp);
 147
 148         cvp->cv_waiters++;
 149         DROP_GIANT();
 150         mtx_unlock(mp);
 151
 152         sleepq_add(cvp, mp, cvp->cv_description, SLEEPQ_CONDVAR);
 153         sleepq_wait(cvp);
 154
 155         PICKUP_GIANT();
 156 }
 157
 158 /*
 159  * Wait on a condition variable, allowing interruption by signals.  Return 0 if
 160  * the thread was resumed with cv_signal or cv_broadcast, EINTR or ERESTART if
 161  * a signal was caught.  If ERESTART is returned the system call should be
 162  * restarted if possible.
 163  */
 164 int
 165 cv_wait_sig(struct cv *cvp, struct mtx *mp)
 166 {
 167         struct thread *td;
 168         struct proc *p;
 169         int rval, sig;
 170         WITNESS_SAVE_DECL(mp);
 171
 172         td = curthread;
 173         p = td->td_proc;
 174 #ifdef KTRACE
 175         if (KTRPOINT(td, KTR_CSW))
 176                 ktrcsw(1, 0);
 177 #endif
 178         CV_ASSERT(cvp, mp, td);
 179         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, &mp->mtx_object,
 180             "Waiting on \"%s\"", cvp->cv_description);
 181         WITNESS_SAVE(&mp->mtx_object, mp);
 182
 183         if (cold || panicstr) {
 184                 /*
 185                  * After a panic, or during autoconfiguration, just give
 186                  * interrupts a chance, then just return; don't run any other
 187                  * procs or panic below, in case this is the idle process and
 188                  * already asleep.
 189                  */
 190                 return (0);
 191         }
 192
 193         sleepq_lock(cvp);
 194
 195         /*
 196          * Don't bother sleeping if we are exiting and not the exiting
 197          * thread or if our thread is marked as interrupted.
 198          */
 199         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 200         rval = thread_sleep_check(td);
 201         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 202         if (rval != 0) {
 203                 sleepq_release(cvp);
 204                 return (rval);
 205         }
 206
 207         cvp->cv_waiters++;
 208         DROP_GIANT();
 209         mtx_unlock(mp);
 210
 211         sleepq_add(cvp, mp, cvp->cv_description, SLEEPQ_CONDVAR |
 212             SLEEPQ_INTERRUPTIBLE);
 213         sig = sleepq_catch_signals(cvp);
 214         rval = sleepq_wait_sig(cvp);
 215         if (rval == 0)
 216                 rval = sleepq_calc_signal_retval(sig);
 217
 218 #ifdef KTRACE
 219         if (KTRPOINT(td, KTR_CSW))
 220                 ktrcsw(0, 0);
 221 #endif
 222         PICKUP_GIANT();
 223         mtx_lock(mp);
 224         WITNESS_RESTORE(&mp->mtx_object, mp);
 225
 226         return (rval);
 227 }
 228
 229 /*
 230  * Wait on a condition variable for at most timo/hz seconds.  Returns 0 if the
 231  * process was resumed by cv_signal or cv_broadcast, EWOULDBLOCK if the timeout
 232  * expires.
 233  */
 234 int
 235 cv_timedwait(struct cv *cvp, struct mtx *mp, int timo)
 236 {
 237         struct thread *td;
 238         int rval;
 239         WITNESS_SAVE_DECL(mp);
 240
 241         td = curthread;
 242         rval = 0;
 243 #ifdef KTRACE
 244         if (KTRPOINT(td, KTR_CSW))
 245                 ktrcsw(1, 0);
 246 #endif
 247         CV_ASSERT(cvp, mp, td);
 248         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, &mp->mtx_object,
 249             "Waiting on \"%s\"", cvp->cv_description);
 250         WITNESS_SAVE(&mp->mtx_object, mp);
 251
 252         if (cold || panicstr) {
 253                 /*
 254                  * After a panic, or during autoconfiguration, just give
 255                  * interrupts a chance, then just return; don't run any other
 256                  * thread or panic below, in case this is the idle process and
 257                  * already asleep.
 258                  */
 259                 return 0;
 260         }
 261
 262         sleepq_lock(cvp);
 263
 264         cvp->cv_waiters++;
 265         DROP_GIANT();
 266         mtx_unlock(mp);
 267
 268         sleepq_add(cvp, mp, cvp->cv_description, SLEEPQ_CONDVAR);
 269         sleepq_set_timeout(cvp, timo);
 270         rval = sleepq_timedwait(cvp);
 271
 272 #ifdef KTRACE
 273         if (KTRPOINT(td, KTR_CSW))
 274                 ktrcsw(0, 0);
 275 #endif
 276         PICKUP_GIANT();
 277         mtx_lock(mp);
 278         WITNESS_RESTORE(&mp->mtx_object, mp);
 279
 280         return (rval);
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Wait on a condition variable for at most timo/hz seconds, allowing
 285  * interruption by signals.  Returns 0 if the thread was resumed by cv_signal
 286  * or cv_broadcast, EWOULDBLOCK if the timeout expires, and EINTR or ERESTART if
 287  * a signal was caught.
 288  */
 289 int
 290 cv_timedwait_sig(struct cv *cvp, struct mtx *mp, int timo)
 291 {
 292         struct thread *td;
 293         struct proc *p;
 294         int rval;
 295         int sig;
 296         WITNESS_SAVE_DECL(mp);
 297
 298         td = curthread;
 299         p = td->td_proc;
 300         rval = 0;
 301 #ifdef KTRACE
 302         if (KTRPOINT(td, KTR_CSW))
 303                 ktrcsw(1, 0);
 304 #endif
 305         CV_ASSERT(cvp, mp, td);
 306         WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, &mp->mtx_object,
 307             "Waiting on \"%s\"", cvp->cv_description);
 308         WITNESS_SAVE(&mp->mtx_object, mp);
 309
 310         if (cold || panicstr) {
 311                 /*
 312                  * After a panic, or during autoconfiguration, just give
 313                  * interrupts a chance, then just return; don't run any other
 314                  * thread or panic below, in case this is the idle process and
 315                  * already asleep.
 316                  */
 317                 return 0;
 318         }
 319
 320         sleepq_lock(cvp);
 321
 322         /*
 323          * Don't bother sleeping if we are exiting and not the exiting
 324          * thread or if our thread is marked as interrupted.
 325          */
 326         mtx_lock_spin(&sched_lock);
 327         rval = thread_sleep_check(td);
 328         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
 329         if (rval != 0) {
 330                 sleepq_release(cvp);
 331                 return (rval);
 332         }
 333
 334         cvp->cv_waiters++;
 335         DROP_GIANT();
 336         mtx_unlock(mp);
 337
 338         sleepq_add(cvp, mp, cvp->cv_description, SLEEPQ_CONDVAR |
 339             SLEEPQ_INTERRUPTIBLE);
 340         sleepq_set_timeout(cvp, timo);
 341         sig = sleepq_catch_signals(cvp);
 342         rval = sleepq_timedwait_sig(cvp, sig != 0);
 343         if (rval == 0)
 344                 rval = sleepq_calc_signal_retval(sig);
 345
 346 #ifdef KTRACE
 347         if (KTRPOINT(td, KTR_CSW))
 348                 ktrcsw(0, 0);
 349 #endif
 350         PICKUP_GIANT();
 351         mtx_lock(mp);
 352         WITNESS_RESTORE(&mp->mtx_object, mp);
 353
 354         return (rval);
 355 }
 356
 357 /*
 358  * Signal a condition variable, wakes up one waiting thread.  Will also wakeup
 359  * the swapper if the process is not in memory, so that it can bring the
 360  * sleeping process in.  Note that this may also result in additional threads
 361  * being made runnable.  Should be called with the same mutex as was passed to
 362  * cv_wait held.
 363  */
 364 void
 365 cv_signal(struct cv *cvp)
 366 {
 367
 368         sleepq_lock(cvp);
 369         if (cvp->cv_waiters > 0) {
 370                 cvp->cv_waiters--;
 371                 sleepq_signal(cvp, SLEEPQ_CONDVAR, -1);
 372         } else
 373                 sleepq_release(cvp);
 374 }
 375
 376 /*
 377  * Broadcast a signal to a condition variable.  Wakes up all waiting threads.
 378  * Should be called with the same mutex as was passed to cv_wait held.
 379  */
 380 void
 381 cv_broadcastpri(struct cv *cvp, int pri)
 382 {
 383
 384         sleepq_lock(cvp);
 385         if (cvp->cv_waiters > 0) {
 386                 cvp->cv_waiters = 0;
 387                 sleepq_broadcast(cvp, SLEEPQ_CONDVAR, pri);
 388         } else
 389                 sleepq_release(cvp);
 390 }