pintos-os.org Git - pintos-anon/blob - src/threads/thread.c

   1 #include "thread.h"
   2 #include <stddef.h>
   3 #include "debug.h"
   4 #include "interrupt.h"
   5 #include "intr-stubs.h"
   6 #include "lib.h"
   7 #include "mmu.h"
   8 #include "palloc.h"
   9 #include "random.h"
  10 #include "switch.h"
  11
  12 uint32_t thread_stack_ofs = offsetof (struct thread, stack);
  13
  14 static struct list run_queue;
  15
  16 void
  17 thread_init (void)
  18 {
  19   list_init (&run_queue);
  20 }
  21
  22 struct thread_root_frame
  23   {
  24     void *eip;                  /* Return address. */
  25     void (*function) (void *);  /* Function to call. */
  26     void *aux;                  /* Auxiliary data for function. */
  27   };
  28
  29 static void
  30 thread_root (void (*function) (void *aux), void *aux)
  31 {
  32   ASSERT (function != NULL);
  33
  34   function (aux);
  35   thread_exit ();
  36 }
  37
  38 static struct thread *
  39 new_thread (const char *name)
  40 {
  41   struct thread *t;
  42
  43   ASSERT (name != NULL);
  44
  45   t = palloc_get (PAL_ZERO);
  46   if (t != NULL)
  47     {
  48       strlcpy (t->name, name, sizeof t->name);
  49       t->stack = (uint8_t *) t + PGSIZE;
  50       t->status = THREAD_BLOCKED;
  51     }
  52
  53   return t;
  54 }
  55
  56 static void *
  57 alloc_frame (struct thread *t, size_t size)
  58 {
  59   ASSERT (size % sizeof (uint32_t) == 0);
  60
  61   t->stack -= size;
  62   return t->stack;
  63 }
  64
  65 struct thread *
  66 thread_create (const char *name, void (*function) (void *aux), void *aux)
  67 {
  68   struct thread *t;
  69   struct thread_root_frame *rf;
  70   struct switch_thunk_frame *tf;
  71   struct switch_frame *sf;
  72
  73   ASSERT (function != NULL);
  74
  75   t = new_thread (name);
  76
  77   /* Stack frame for thread_root(). */
  78   rf = alloc_frame (t, sizeof *rf);
  79   rf->eip = NULL;
  80   rf->function = function;
  81   rf->aux = aux;
  82
  83   /* Stack frame for switch_thunk(). */
  84   tf = alloc_frame (t, sizeof *tf);
  85   tf->eip = (void (*) (void)) thread_root;
  86
  87   /* Stack frame for thread_switch(). */
  88   sf = alloc_frame (t, sizeof *sf);
  89   sf->eip = (void (*) (void)) switch_thunk;
  90
  91   /* Add to run queue. */
  92   thread_ready (t);
  93
  94   return t;
  95 }
  96
  97 struct thread *
  98 thread_current (void)
  99 {
 100   uint32_t *esp;
 101   asm ("movl %%esp, %0\n" : "=g" (esp));
 102   return pg_round_down (esp);
 103 }
 104
 105 #ifdef USERPROG
 106 bool
 107 thread_execute (const char *filename)
 108 {
 109   struct thread *t;
 110   struct intr_frame *if_;
 111   struct switch_thunk_frame *tf;
 112   struct switch_frame *sf;
 113   void (*start) (void);
 114
 115   ASSERT (filename != NULL);
 116
 117   t = new_thread (filename);
 118   if (t == NULL)
 119     return false;
 120
 121   if (!addrspace_load (&t->addrspace, filename, &start))
 122     panic ("%s: program load failed", filename);
 123
 124   /* Interrupt frame. */
 125   if_ = alloc_frame (t, sizeof *if_);
 126   if_->es = SEL_UDSEG;
 127   if_->ds = SEL_UDSEG;
 128   if_->eip = start;
 129   if_->cs = SEL_UCSEG;
 130   if_->eflags = FLAG_IF | 2;
 131   if_->esp = PHYS_BASE;
 132   if_->ss = SEL_UDSEG;
 133
 134   /* Stack frame for switch_thunk(). */
 135   tf = alloc_frame (t, sizeof *tf);
 136   tf->eip = (void (*) (void)) intr_exit;
 137
 138   /* Stack frame for thread_switch(). */
 139   sf = alloc_frame (t, sizeof *sf);
 140   sf->eip = (void (*) (void)) switch_thunk;
 141
 142   /* Add to run queue. */
 143   thread_ready (t);
 144
 145   return true;
 146 }
 147 #endif
 148
 149 void
 150 thread_ready (struct thread *t)
 151 {
 152   if (t->status != THREAD_READY)
 153     {
 154       list_push_back (&run_queue, &t->rq_elem);
 155       t->status = THREAD_READY;
 156     }
 157 }
 158
 159 static struct thread *
 160 find_next_to_run (void)
 161 {
 162   if (list_empty (&run_queue))
 163     return NULL;
 164   else
 165     return list_entry (list_pop_front (&run_queue), struct thread, rq_elem);
 166 }
 167
 168 static void
 169 idle (void)
 170 {
 171   static int idle = 0;
 172   if (idle++ == 0)
 173     printk ("idle\n");
 174 }
 175
 176 void
 177 thread_destroy (struct thread *t)
 178 {
 179   ASSERT (t->status == THREAD_DYING);
 180   ASSERT (t != thread_current ());
 181
 182   palloc_free (t);
 183 }
 184
 185 void
 186 thread_schedule (void)
 187 {
 188   struct thread *cur, *next, *prev;
 189
 190   ASSERT (intr_get_level () == IF_OFF);
 191
 192   cur = thread_current ();
 193   ASSERT (cur->status != THREAD_RUNNING);
 194
 195   while ((next = find_next_to_run ()) == NULL)
 196     idle ();
 197
 198   next->status = THREAD_RUNNING;
 199   prev = switch_threads (cur, next);
 200
 201   /* Prevent GCC from reordering anything around the thread
 202      switch. */
 203   asm volatile ("" : : : "memory");
 204
 205 #ifdef USERPROG
 206   addrspace_activate (&cur->addrspace);
 207 #endif
 208
 209   if (prev != NULL && prev->status == THREAD_DYING)
 210     thread_destroy (prev);
 211
 212   intr_enable ();
 213 }
 214
 215 void
 216 thread_yield (void)
 217 {
 218   ASSERT (!intr_context ());
 219
 220   intr_disable ();
 221   thread_ready (thread_current ());
 222   thread_schedule ();
 223 }
 224
 225 void
 226 thread_start (struct thread *t)
 227 {
 228   ASSERT (intr_get_level () == IF_OFF);
 229
 230   if (t->status == THREAD_READY)
 231     list_remove (&t->rq_elem);
 232   t->status = THREAD_RUNNING;
 233   switch_threads (NULL, t);
 234 }
 235
 236 void
 237 thread_exit (void)
 238 {
 239   ASSERT (!intr_context ());
 240
 241   intr_disable ();
 242   thread_current ()->status = THREAD_DYING;
 243   thread_schedule ();
 244 }
 245
 246 void
 247 thread_sleep (void)
 248 {
 249   ASSERT (!intr_context ());
 250   ASSERT (intr_get_level () == IF_OFF);
 251
 252   thread_current ()->status = THREAD_BLOCKED;
 253   thread_schedule ();
 254 }
 255
 256 static void
 257 tfunc (void *aux UNUSED)
 258 {
 259   for (;;)
 260     {
 261       size_t count, i;
 262       if (random_ulong () % 5 == 0)
 263         {
 264           printk ("%s exiting\n", thread_current ()->name);
 265           break;
 266         }
 267       count = random_ulong () % 25 * 10000;
 268       printk ("%s waiting %zu: ", thread_current ()->name, count);
 269       for (i = 0; i < count; i++);
 270       printk ("%s\n", thread_current ()->name);
 271     }
 272 }
 273
 274 void
 275 thread_self_test (void)
 276 {
 277   struct thread *t;
 278   int i;
 279
 280   for (i = 0; i < 4; i++)
 281     {
 282       char name[2];
 283       name[0] = 'a' + i;
 284       name[1] = 0;
 285       t = thread_create (name, tfunc, NULL);
 286     }
 287   thread_start (t);
 288 }