mirror of
https://github.com/asterinas/asterinas.git
synced 2025-06-24 01:43:22 +00:00
Remove the shim kernel crate
This commit is contained in:
committed by
Tate, Hongliang Tian
parent
d76c7a5b1e
commit
dafd16075f
410
kernel/src/process/posix_thread/futex.rs
Normal file
410
kernel/src/process/posix_thread/futex.rs
Normal file
@ -0,0 +1,410 @@
|
||||
// SPDX-License-Identifier: MPL-2.0
|
||||
|
||||
#![allow(dead_code)]
|
||||
|
||||
use intrusive_collections::{intrusive_adapter, LinkedList, LinkedListAtomicLink};
|
||||
use ostd::{
|
||||
cpu::num_cpus,
|
||||
sync::{Waiter, Waker},
|
||||
};
|
||||
use spin::Once;
|
||||
|
||||
use crate::prelude::*;
|
||||
|
||||
type FutexBitSet = u32;
|
||||
type FutexBucketRef = Arc<Mutex<FutexBucket>>;
|
||||
|
||||
const FUTEX_OP_MASK: u32 = 0x0000_000F;
|
||||
const FUTEX_FLAGS_MASK: u32 = 0xFFFF_FFF0;
|
||||
const FUTEX_BITSET_MATCH_ANY: FutexBitSet = 0xFFFF_FFFF;
|
||||
|
||||
/// do futex wait
|
||||
pub fn futex_wait(futex_addr: u64, futex_val: i32, timeout: &Option<FutexTimeout>) -> Result<()> {
|
||||
futex_wait_bitset(futex_addr as _, futex_val, timeout, FUTEX_BITSET_MATCH_ANY)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// do futex wait bitset
|
||||
pub fn futex_wait_bitset(
|
||||
futex_addr: Vaddr,
|
||||
futex_val: i32,
|
||||
timeout: &Option<FutexTimeout>,
|
||||
bitset: FutexBitSet,
|
||||
) -> Result<()> {
|
||||
debug!(
|
||||
"futex_wait_bitset addr: {:#x}, val: {}, timeout: {:?}, bitset: {:#x}",
|
||||
futex_addr, futex_val, timeout, bitset
|
||||
);
|
||||
let futex_key = FutexKey::new(futex_addr, bitset);
|
||||
let (futex_item, waiter) = FutexItem::create(futex_key);
|
||||
|
||||
let (_, futex_bucket_ref) = get_futex_bucket(futex_key);
|
||||
// lock futex bucket ref here to avoid data race
|
||||
let mut futex_bucket = futex_bucket_ref.lock();
|
||||
|
||||
if futex_key.load_val() != futex_val {
|
||||
return_errno_with_message!(Errno::EAGAIN, "futex value does not match");
|
||||
}
|
||||
|
||||
futex_bucket.add_item(futex_item);
|
||||
|
||||
// drop lock
|
||||
drop(futex_bucket);
|
||||
|
||||
// TODO: wait on the futex item with a timeout.
|
||||
waiter.wait();
|
||||
|
||||
Ok(())
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// do futex wake
|
||||
pub fn futex_wake(futex_addr: Vaddr, max_count: usize) -> Result<usize> {
|
||||
futex_wake_bitset(futex_addr, max_count, FUTEX_BITSET_MATCH_ANY)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Do futex wake with bitset
|
||||
pub fn futex_wake_bitset(
|
||||
futex_addr: Vaddr,
|
||||
max_count: usize,
|
||||
bitset: FutexBitSet,
|
||||
) -> Result<usize> {
|
||||
debug!(
|
||||
"futex_wake_bitset addr: {:#x}, max_count: {}, bitset: {:#x}",
|
||||
futex_addr, max_count, bitset
|
||||
);
|
||||
|
||||
let futex_key = FutexKey::new(futex_addr, bitset);
|
||||
let (_, futex_bucket_ref) = get_futex_bucket(futex_key);
|
||||
let mut futex_bucket = futex_bucket_ref.lock();
|
||||
let res = futex_bucket.remove_and_wake_items(futex_key, max_count);
|
||||
drop(futex_bucket);
|
||||
|
||||
Ok(res)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Do futex requeue
|
||||
pub fn futex_requeue(
|
||||
futex_addr: Vaddr,
|
||||
max_nwakes: usize,
|
||||
max_nrequeues: usize,
|
||||
futex_new_addr: Vaddr,
|
||||
) -> Result<usize> {
|
||||
if futex_new_addr == futex_addr {
|
||||
return futex_wake(futex_addr, max_nwakes);
|
||||
}
|
||||
|
||||
let futex_key = FutexKey::new(futex_addr, FUTEX_BITSET_MATCH_ANY);
|
||||
let futex_new_key = FutexKey::new(futex_new_addr, FUTEX_BITSET_MATCH_ANY);
|
||||
let (bucket_idx, futex_bucket_ref) = get_futex_bucket(futex_key);
|
||||
let (new_bucket_idx, futex_new_bucket_ref) = get_futex_bucket(futex_new_key);
|
||||
|
||||
let nwakes = {
|
||||
if bucket_idx == new_bucket_idx {
|
||||
let mut futex_bucket = futex_bucket_ref.lock();
|
||||
let nwakes = futex_bucket.remove_and_wake_items(futex_key, max_nwakes);
|
||||
futex_bucket.update_item_keys(futex_key, futex_new_key, max_nrequeues);
|
||||
drop(futex_bucket);
|
||||
nwakes
|
||||
} else {
|
||||
let (mut futex_bucket, mut futex_new_bucket) = {
|
||||
if bucket_idx < new_bucket_idx {
|
||||
let futex_bucket = futex_bucket_ref.lock();
|
||||
let futext_new_bucket = futex_new_bucket_ref.lock();
|
||||
(futex_bucket, futext_new_bucket)
|
||||
} else {
|
||||
// bucket_idx > new_bucket_idx
|
||||
let futex_new_bucket = futex_new_bucket_ref.lock();
|
||||
let futex_bucket = futex_bucket_ref.lock();
|
||||
(futex_bucket, futex_new_bucket)
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
let nwakes = futex_bucket.remove_and_wake_items(futex_key, max_nwakes);
|
||||
futex_bucket.requeue_items_to_another_bucket(
|
||||
futex_key,
|
||||
&mut futex_new_bucket,
|
||||
futex_new_key,
|
||||
max_nrequeues,
|
||||
);
|
||||
nwakes
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
Ok(nwakes)
|
||||
}
|
||||
|
||||
static FUTEX_BUCKETS: Once<FutexBucketVec> = Once::new();
|
||||
|
||||
/// Get the futex hash bucket count.
|
||||
///
|
||||
/// This number is calculated the same way as Linux's:
|
||||
/// <https://github.com/torvalds/linux/blob/master/kernel/futex/core.c>
|
||||
fn get_bucket_count() -> usize {
|
||||
((1 << 8) * num_cpus()).next_power_of_two() as usize
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn get_futex_bucket(key: FutexKey) -> (usize, FutexBucketRef) {
|
||||
FUTEX_BUCKETS.get().unwrap().get_bucket(key)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Initialize the futex system.
|
||||
pub fn init() {
|
||||
FUTEX_BUCKETS.call_once(|| FutexBucketVec::new(get_bucket_count()));
|
||||
}
|
||||
|
||||
#[derive(Debug, Clone)]
|
||||
pub struct FutexTimeout {}
|
||||
|
||||
impl FutexTimeout {
|
||||
pub fn new() -> Self {
|
||||
todo!()
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct FutexBucketVec {
|
||||
vec: Vec<FutexBucketRef>,
|
||||
}
|
||||
|
||||
impl FutexBucketVec {
|
||||
pub fn new(size: usize) -> FutexBucketVec {
|
||||
let mut buckets = FutexBucketVec {
|
||||
vec: Vec::with_capacity(size),
|
||||
};
|
||||
for _ in 0..size {
|
||||
let bucket = Arc::new(Mutex::new(FutexBucket::new()));
|
||||
buckets.vec.push(bucket);
|
||||
}
|
||||
buckets
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn get_bucket(&self, key: FutexKey) -> (usize, FutexBucketRef) {
|
||||
let index = (self.vec.len() - 1) & {
|
||||
// The addr is the multiples of 4, so we ignore the last 2 bits
|
||||
let addr = key.addr() >> 2;
|
||||
// simple hash
|
||||
addr / self.size()
|
||||
};
|
||||
(index, self.vec[index].clone())
|
||||
}
|
||||
|
||||
fn size(&self) -> usize {
|
||||
self.vec.len()
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct FutexBucket {
|
||||
items: LinkedList<FutexItemAdapter>,
|
||||
}
|
||||
|
||||
intrusive_adapter!(FutexItemAdapter = Box<FutexItem>: FutexItem { link: LinkedListAtomicLink });
|
||||
|
||||
impl FutexBucket {
|
||||
pub fn new() -> FutexBucket {
|
||||
FutexBucket {
|
||||
items: LinkedList::new(FutexItemAdapter::new()),
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn add_item(&mut self, item: Box<FutexItem>) {
|
||||
self.items.push_back(item);
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn remove_item(&mut self, item: &FutexItem) {
|
||||
let mut item_cursor = self.items.front_mut();
|
||||
while !item_cursor.is_null() {
|
||||
// The item_cursor has been checked not null.
|
||||
let futex_item = item_cursor.get().unwrap();
|
||||
|
||||
if !futex_item.match_up(item) {
|
||||
item_cursor.move_next();
|
||||
continue;
|
||||
} else {
|
||||
let _ = item_cursor.remove();
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn remove_and_wake_items(&mut self, key: FutexKey, max_count: usize) -> usize {
|
||||
let mut count = 0;
|
||||
let mut item_cursor = self.items.front_mut();
|
||||
while !item_cursor.is_null() && count < max_count {
|
||||
// The item_cursor has been checked not null.
|
||||
let item = item_cursor.get().unwrap();
|
||||
|
||||
if !item.key.match_up(&key) {
|
||||
item_cursor.move_next();
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
let item = item_cursor.remove().unwrap();
|
||||
item.wake();
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
count
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn update_item_keys(&mut self, key: FutexKey, new_key: FutexKey, max_count: usize) {
|
||||
let mut count = 0;
|
||||
let mut item_cursor = self.items.front_mut();
|
||||
while !item_cursor.is_null() && count < max_count {
|
||||
// The item_cursor has been checked not null.
|
||||
let item = item_cursor.get().unwrap();
|
||||
|
||||
if !item.key.match_up(&key) {
|
||||
item_cursor.move_next();
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
let mut item = item_cursor.remove().unwrap();
|
||||
item.key = new_key;
|
||||
item_cursor.insert_before(item);
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn requeue_items_to_another_bucket(
|
||||
&mut self,
|
||||
key: FutexKey,
|
||||
another: &mut Self,
|
||||
new_key: FutexKey,
|
||||
max_nrequeues: usize,
|
||||
) {
|
||||
let mut count = 0;
|
||||
let mut item_cursor = self.items.front_mut();
|
||||
while !item_cursor.is_null() && count < max_nrequeues {
|
||||
// The item_cursor has been checked not null.
|
||||
let item = item_cursor.get().unwrap();
|
||||
|
||||
if !item.key.match_up(&key) {
|
||||
item_cursor.move_next();
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
let mut item = item_cursor.remove().unwrap();
|
||||
item.key = new_key;
|
||||
another.add_item(item);
|
||||
count += 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct FutexItem {
|
||||
key: FutexKey,
|
||||
waker: Arc<Waker>,
|
||||
link: LinkedListAtomicLink,
|
||||
}
|
||||
|
||||
impl FutexItem {
|
||||
pub fn create(key: FutexKey) -> (Box<Self>, Waiter) {
|
||||
let (waiter, waker) = Waiter::new_pair();
|
||||
let futex_item = Box::new(FutexItem {
|
||||
key,
|
||||
waker,
|
||||
link: LinkedListAtomicLink::new(),
|
||||
});
|
||||
|
||||
(futex_item, waiter)
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn wake(&self) {
|
||||
self.waker.wake_up();
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn match_up(&self, another: &Self) -> bool {
|
||||
self.key.match_up(&another.key)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// The addr of a futex, it should be used to mark different futex word
|
||||
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
|
||||
struct FutexKey {
|
||||
addr: Vaddr,
|
||||
bitset: FutexBitSet,
|
||||
}
|
||||
|
||||
impl FutexKey {
|
||||
pub fn new(addr: Vaddr, bitset: FutexBitSet) -> Self {
|
||||
Self { addr, bitset }
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn load_val(&self) -> i32 {
|
||||
// FIXME: how to implement a atomic load?
|
||||
warn!("implement an atomic load");
|
||||
CurrentUserSpace::get().read_val(self.addr).unwrap()
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn addr(&self) -> Vaddr {
|
||||
self.addr
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn bitset(&self) -> FutexBitSet {
|
||||
self.bitset
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn match_up(&self, another: &Self) -> bool {
|
||||
self.addr == another.addr && (self.bitset & another.bitset) != 0
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// The implementation is from occlum
|
||||
|
||||
#[derive(PartialEq, Debug, Clone, Copy)]
|
||||
#[allow(non_camel_case_types)]
|
||||
pub enum FutexOp {
|
||||
FUTEX_WAIT = 0,
|
||||
FUTEX_WAKE = 1,
|
||||
FUTEX_FD = 2,
|
||||
FUTEX_REQUEUE = 3,
|
||||
FUTEX_CMP_REQUEUE = 4,
|
||||
FUTEX_WAKE_OP = 5,
|
||||
FUTEX_LOCK_PI = 6,
|
||||
FUTEX_UNLOCK_PI = 7,
|
||||
FUTEX_TRYLOCK_PI = 8,
|
||||
FUTEX_WAIT_BITSET = 9,
|
||||
FUTEX_WAKE_BITSET = 10,
|
||||
}
|
||||
|
||||
impl FutexOp {
|
||||
pub fn from_u32(bits: u32) -> Result<FutexOp> {
|
||||
match bits {
|
||||
0 => Ok(FutexOp::FUTEX_WAIT),
|
||||
1 => Ok(FutexOp::FUTEX_WAKE),
|
||||
2 => Ok(FutexOp::FUTEX_FD),
|
||||
3 => Ok(FutexOp::FUTEX_REQUEUE),
|
||||
4 => Ok(FutexOp::FUTEX_CMP_REQUEUE),
|
||||
5 => Ok(FutexOp::FUTEX_WAKE_OP),
|
||||
6 => Ok(FutexOp::FUTEX_LOCK_PI),
|
||||
7 => Ok(FutexOp::FUTEX_UNLOCK_PI),
|
||||
8 => Ok(FutexOp::FUTEX_TRYLOCK_PI),
|
||||
9 => Ok(FutexOp::FUTEX_WAIT_BITSET),
|
||||
10 => Ok(FutexOp::FUTEX_WAKE_BITSET),
|
||||
_ => return_errno_with_message!(Errno::EINVAL, "Unknown futex op"),
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
bitflags! {
|
||||
pub struct FutexFlags : u32 {
|
||||
const FUTEX_PRIVATE = 128;
|
||||
const FUTEX_CLOCK_REALTIME = 256;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
impl FutexFlags {
|
||||
pub fn from_u32(bits: u32) -> Result<FutexFlags> {
|
||||
FutexFlags::from_bits(bits)
|
||||
.ok_or_else(|| Error::with_message(Errno::EINVAL, "unknown futex flags"))
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
pub fn futex_op_and_flags_from_u32(bits: u32) -> Result<(FutexOp, FutexFlags)> {
|
||||
let op = {
|
||||
let op_bits = bits & FUTEX_OP_MASK;
|
||||
FutexOp::from_u32(op_bits)?
|
||||
};
|
||||
let flags = {
|
||||
let flags_bits = bits & FUTEX_FLAGS_MASK;
|
||||
FutexFlags::from_u32(flags_bits)?
|
||||
};
|
||||
Ok((op, flags))
|
||||
}
|
Reference in New Issue
Block a user