bertos/kern/msg.h

   1 /**
   2  * \file
   3  * <!--
   4  * This file is part of BeRTOS.
   5  *
   6  * Bertos is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  *
  20  * As a special exception, you may use this file as part of a free software
  21  * library without restriction.  Specifically, if other files instantiate
  22  * templates or use macros or inline functions from this file, or you compile
  23  * this file and link it with other files to produce an executable, this
  24  * file does not by itself cause the resulting executable to be covered by
  25  * the GNU General Public License.  This exception does not however
  26  * invalidate any other reasons why the executable file might be covered by
  27  * the GNU General Public License.
  28  *
  29  * Copyright 2004 Develer S.r.l. (http://www.develer.com/)
  30  * Copyright 1999,2001 Bernie Innocenti <bernie@codewiz.org>
  31  *
  32  * -->
  33  *
  34  *
  35  * This module implements a common system for executing
  36  * a user defined action calling a hook function.
  37  *
  38  * \version $Id$
  39  *
  40  * \author Bernie Innocenti <bernie@codewiz.org>
  41  *
  42  * \brief Simple inter-process messaging system
  43  *
  44  * Handle queues of messages associated an action.
  45  *
  46  * A message port is an abstraction used to exchange information
  47  * asynchronously between processes or other entities such as
  48  * interrupts and call-back functions.
  49  *
  50  * This form of IPC is higher-level than bare signals and
  51  * semaphores, because it sets a policy for exchanging
  52  * structured data with well-defined synchronization and
  53  * ownership semantics.
  54  *
  55  * Before using it, a message port must be initialized by
  56  * calling msg_initPort(), which associates the port with
  57  * an Event object, which can be setup to signal a process
  58  * or invoke a call-back hook.
  59  *
  60  * A process or interrupt routine can deliver messages to any
  61  * message port by calling msg_put().  By sending a message,
  62  * the sender temporarly or permanently transfers ownership
  63  * of its associated data to the receiver.
  64  *
  65  * Queuing a message to a port automatically triggers the
  66  * associated Event to notify the receiver.  When the
  67  * receiver wakes up, it usually invokes msg_get() to pick
  68  * the next message from the port.
  69  *
  70  * Message ports can hold any number of pending messages,
  71  * and receivers usually process them in FIFO order.
  72  * Other scheduling policies are possible, but not implemented
  73  * in this API.
  74  *
  75  * After the receiver has done processing a message, it replies
  76  * it back to the sender with msg_reply(), which transfer
  77  * ownership back to the original sender.  Replies are delivered
  78  * to a reply port, which is nothing more than another MsgPort
  79  * structure designated by the sender.
  80  *
  81  * Returning messages to senders is not mandatory, but it provides
  82  * a convenient way to provide some kind of result and simplify
  83  * the resource allocation scheme at the same time.
  84  *
  85  * When using signals to receive messages in a process, you
  86  * call sig_wait() in an event-loop to wake up when messages
  87  * are delivered to any of your ports.  When your process
  88  * wakes up with the port signal active, multiple messages
  89  * may already have queued up at the message port, and the
  90  * process must process them all before returning to sleep.
  91  * Signals don't keep a nesting count.
  92  *
  93  * A simple message loop works like this:
  94  *
  95  * \code
  96  *      // Our message port.
  97  *      static MsgPort test_port;
  98  *
  99  *      // A test message with two parameters and a result.
 100  *      typedef struct
 101  *      {
 102  *              Msg msg;
 103  *
 104  *              int x, y;
 105  *              int result;
 106  *      } TestMsg;
 107  *
 108  *
 109  *  static cpu_stack_t sender_stack[CONFIG_KERN_MINSTACKSIZE / sizeof(cpu_stack_t)];
 110  *
 111  *      // A process that sends two messages and waits for replies.
 112  *      static void sender_proc(void)
 113  *      {
 114  *              MsgPort test_reply_port;
 115  *              TestMsg msg1;
 116  *              TestMsg msg2;
 117  *              Msg *reply;
 118  *
 119  *              msg_initPort(&test_reply_port,
 120  *                      event_createSignal(proc_current(), SIG_SINGLE);
 121  *
 122  *              // Fill-in first message and send it out.
 123  *              msg1.x = 3;
 124  *              msg1.y = 2;
 125  *              msg1.msg.replyPort = &test_reply_port;
 126  *              msg_put(&test_port, &msg1.msg);
 127  *
 128  *              // Fill-in second message and send it out too.
 129  *              msg2.x = 5;
 130  *              msg2.y = 4;
 131  *              msg2.msg.replyPort = &test_reply_port;
 132  *              msg_put(&test_port, &msg2.msg);
 133  *
 134  *              // Wait for a reply...
 135  *              sig_wait(SIG_SINGLE);
 136  *
 137         reply = containerof(msg_get(&test_reply_port), TestMsg, msg);
 138  *              ASSERT(reply != NULL);
 139  *              ASSERT(reply->result == 5);
 140  *
 141  *              // Get reply to second message.
 142  *              while (!(reply = containerof(msg_get(&test_reply_port), TestMsg, msg)))
 143  *              {
 144  *                      // Not yet, be patient and wait some more.
 145  *                      sig_wait(SIG_SINGLE);
 146  *              }
 147  *
 148  *              ASSERT(reply->result == 9);
 149  *      }
 150  *
 151  *
 152  *      // Receive messages and do something boring with them.
 153  *      static void receiver_proc(void)
 154  *      {
 155  *              msg_initPort(&test_port,
 156  *                      event_createSignal(proc_current(), SIG_EXAMPLE);
 157  *
 158  *              proc_new(sender_proc, NULL,sizeof(sender_stack), sender_stack);
 159  *
 160  *              for (;;)
 161  *              {
 162  *                      sigmask_t sigs = sig_wait(SIG_EXAMPLE | more_signals);
 163  *
 164  *                      if (sigs & SIG_EXAMPLE)
 165  *                      {
 166  *                              TestMsg *emsg;
 167  *                              while((emsg = containerof(msg_get(&test_port), TestMsg, msg)))
 168  *                              {
 169  *                                      // Do something with the message
 170  *                                      emsg->result = emsg->x + emsg->y;
 171  *                                      msg_reply(emsg->msg);
 172  *                              }
 173  *                      }
 174  *              }
 175  *      }
 176  * \endcode
 177  */
 178
 179
 180 #ifndef KERN_MSG_H
 181 #define KERN_MSG_H
 182
 183 #include <mware/event.h>
 184 #include <struct/list.h>
 185 #include <kern/proc.h>
 186
 187 typedef struct MsgPort
 188 {
 189         List  queue;   /**< Messages queued at this port. */
 190         Event event;   /**< Event to trigger when a message arrives. */
 191 } MsgPort;
 192
 193
 194 typedef struct Msg
 195 {
 196         Node     link;      /**< Link into message port queue. */
 197         MsgPort *replyPort; /**< Port to which the msg is to be replied. */
 198         /* User data may follow */
 199 } Msg;
 200
 201
 202 /**
 203  * Lock a message port.
 204  *
 205  * This is required before reading or manipulating
 206  * any field of the MsgPort structure.
 207  *
 208  * \note Ports may be locked multiple times and each
 209  *       call to msg_lockPort() must be paired with
 210  *       a corresponding call to msg_unlockPort().
 211  *
 212  * \todo Add a configurable policy for locking against
 213  *       interrupts and locking with semaphorse.
 214  *
 215  * \see msg_unlockPort()
 216  */
 217 INLINE void msg_lockPort(UNUSED_ARG(MsgPort *, port))
 218 {
 219         proc_forbid();
 220 }
 221
 222 /**
 223  * Unlock a message port.
 224  *
 225  * \see msg_lockPort()
 226  */
 227 INLINE void msg_unlockPort(UNUSED_ARG(MsgPort *, port))
 228 {
 229         proc_permit();
 230 }
 231
 232
 233 /** Initialize a message port */
 234 INLINE void msg_initPort(MsgPort *port, Event event)
 235 {
 236         LIST_INIT(&port->queue);
 237         port->event = event;
 238 }
 239
 240 /** Queue \a msg into \a port, triggering the associated event */
 241 INLINE void msg_put(MsgPort *port, Msg *msg)
 242 {
 243         msg_lockPort(port);
 244         ADDTAIL(&port->queue, &msg->link);
 245         msg_unlockPort(port);
 246
 247         event_do(&port->event);
 248 }
 249
 250 /**
 251  * Get the first message from the queue of \a port.
 252  *
 253  * \return Pointer to the message or NULL if the port was empty.
 254  */
 255 INLINE Msg *msg_get(MsgPort *port)
 256 {
 257         Msg *msg;
 258
 259         msg_lockPort(port);
 260         msg = (Msg *)list_remHead(&port->queue);
 261         msg_unlockPort(port);
 262
 263         return msg;
 264 }
 265
 266 /** Peek the first message in the queue of \a port, or NULL if the port is empty. */
 267 INLINE Msg *msg_peek(MsgPort *port)
 268 {
 269         Msg *msg;
 270
 271         msg_lockPort(port);
 272         msg = (Msg *)port->queue.head.succ;
 273         if (LIST_EMPTY(&port->queue))
 274                 msg = NULL;
 275         msg_unlockPort(port);
 276
 277         return msg;
 278 }
 279
 280 /** Send back (reply) \a msg to its sender. */
 281 INLINE void msg_reply(Msg *msg)
 282 {
 283         msg_put(msg->replyPort, msg);
 284 }
 285
 286 int msg_testRun(void);
 287 int msg_testSetup(void);
 288 int msg_testTearDown(void);
 289
 290 #endif /* KERN_MSG_H */