bertos/kern/signal.c

   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, 2008 Develer S.r.l. (http://www.develer.com/)
  30  * Copyright 1999, 2000, 2001 Bernie Innocenti <bernie@codewiz.org>
  31  * -->
  32  *
  33  * \brief IPC signals implementation.
  34  *
  35  * Signals are a low-level IPC primitive.  A process receives a signal
  36  * when some external event has happened.  Like interrupt requests,
  37  * signals do not carry any additional information.  If processing a
  38  * specific event requires additional data, the process must obtain it
  39  * through some other mechanism.
  40  *
  41  * Despite the name, one shouldn't confuse these signals with POSIX
  42  * signals.  POSIX signals are usually executed synchronously, like
  43  * software interrupts.
  44  *
  45  * Signals are very low overhead.  Using them exclusively to wait
  46  * for multiple asynchronous events results in very simple dispatch
  47  * logic with low processor and resource usage.
  48  *
  49  * The "event" module is a higher-level interface that can optionally
  50  * deliver signals to processes.  Messages provide even higher-level
  51  * IPC services built on signals.  Semaphore arbitration is also
  52  * implemented using signals.
  53  *
  54  * In this implementation, each process has a limited set of signal
  55  * bits (usually 32) and can wait for multiple signals at the same
  56  * time using sig_wait().  Signals can also be polled using sig_check(),
  57  * but a process spinning on its signals usually defeats their purpose
  58  * of providing a multitasking-friendly infrastructure for event-driven
  59  * applications.
  60  *
  61  * Signals are like flags: they are either active or inactive.  After an
  62  * external event has delivered a particular signal, it remains raised until
  63  * the process acknowledges it using either sig_wait() or sig_check().
  64  * Counting signals is not a reliable way to count how many times a
  65  * particular event has occurred, because the same signal may be
  66  * delivered twice before the process can notice.
  67  *
  68  * Any execution context, including an interrupt handler, can deliver
  69  * a signal to a process using sig_signal().  Multiple independent signals
  70  * may be delivered at once with a single invocation of sig_signal(),
  71  * although this is rarely useful.
  72  *
  73  * \section signal_allocation Signal Allocation
  74  *
  75  * There's no hardcoded mapping of specific events to signal bits.
  76  * The meaning of a particular signal bit is defined by an agreement
  77  * between the delivering entity and the receiving process.
  78  * For instance, a terminal driver may be designed to deliver
  79  * a signal bit called SIG_INT when it reads the CTRL-C sequence
  80  * from the keyboard, and a process may react to it by quitting.
  81  *
  82  * \section sig_single SIG_SINGLE
  83  *
  84  * The SIG_SINGLE bit is reserved as a convenient shortcut in those
  85  * simple scenarios where a process needs to wait on just one event
  86  * synchronously.  By using SIG_SINGLE, there's no need to allocate
  87  * a specific signal from the free pool.  The constraints for safely
  88  * accessing SIG_SINGLE are:
  89  *  - The process MUST sig_wait() exclusively on SIG_SINGLE
  90  *  - SIG_SIGNAL MUST NOT be left pending after use (sig_wait() will reset
  91  *        it automatically)
  92  *  - Do not sleep between starting the asynchronous task that will fire
  93  *    SIG_SINGLE, and the call to  sig_wait().
  94  *  - Do not call system functions that may implicitly sleep, such as
  95  *    timer_delayTicks().
  96  *
  97  * \version $Id$
  98  * \author Bernie Innocenti <bernie@codewiz.org>
  99  */
 100
 101 #include "signal.h"
 102
 103 #include "cfg/cfg_timer.h"
 104 #include <cfg/debug.h>
 105 #include <cfg/depend.h>
 106
 107 #include <cpu/irq.h>
 108 #include <kern/proc.h>
 109 #include <kern/proc_p.h>
 110
 111
 112 #if CONFIG_KERN_SIGNALS
 113
 114 // Check config dependencies
 115 CONFIG_DEPEND(CONFIG_KERN_SIGNALS, CONFIG_KERN);
 116
 117 /**
 118  * Check if any of the signals in \a sigs has occurred and clear them.
 119  *
 120  * \return the signals that have occurred.
 121  */
 122 sigmask_t sig_check(sigmask_t sigs)
 123 {
 124         sigmask_t result;
 125         cpu_flags_t flags;
 126
 127         IRQ_SAVE_DISABLE(flags);
 128         result = current_process->sig_recv & sigs;
 129         current_process->sig_recv &= ~sigs;
 130         IRQ_RESTORE(flags);
 131
 132         return result;
 133 }
 134
 135
 136 /**
 137  * Sleep until any of the signals in \a sigs occurs.
 138  * \return the signal(s) that have awoken the process.
 139  */
 140 sigmask_t sig_wait(sigmask_t sigs)
 141 {
 142         sigmask_t result;
 143
 144         /* Sleeping with IRQs disabled or preemption forbidden is illegal */
 145         IRQ_ASSERT_ENABLED();
 146         ASSERT(proc_preemptAllowed());
 147
 148         /*
 149          * This is subtle: there's a race condition where a concurrent
 150          * process or an interrupt may call sig_signal() to set a bit in
 151          * Process.sig_recv just after we have checked for it, but before
 152          * we've set Process.sig_wait to let them know we want to be awaken.
 153          *
 154          * In this case, we'd deadlock with the signal bit already set
 155          * and the process never being reinserted into the ready list.
 156          */
 157         IRQ_DISABLE;
 158
 159         /* Loop until we get at least one of the signals */
 160         while (!(result = current_process->sig_recv & sigs))
 161         {
 162                 /*
 163                  * Tell "them" that we want to be awaken when any of these
 164                  * signals arrives.
 165                  */
 166                 current_process->sig_wait = sigs;
 167
 168                 /*
 169                  * Go to sleep and proc_switch() to another process.
 170                  *
 171                  * We re-enable IRQs because proc_switch() does not
 172                  * guarantee to save and restore the interrupt mask.
 173                  */
 174                 IRQ_ENABLE;
 175                 proc_switch();
 176                 IRQ_DISABLE;
 177
 178                 /*
 179                  * When we come back here, the wait mask must have been
 180                  * cleared by someone through sig_signal(), and at least
 181                  * one of the signals we were expecting must have been
 182                  * delivered to us.
 183                  */
 184                 ASSERT(!current_process->sig_wait);
 185                 ASSERT(current_process->sig_recv & sigs);
 186         }
 187
 188         /* Signals found: clear them and return */
 189         current_process->sig_recv &= ~sigs;
 190
 191         IRQ_ENABLE;
 192         return result;
 193 }
 194
 195 #if CONFIG_TIMER_EVENTS
 196
 197 #include <drv/timer.h>
 198 /**
 199  * Sleep until any of the signals in \a sigs or \a timeout ticks elapse.
 200  * If the timeout elapse a SIG_TIMEOUT is added to the received signal(s).
 201  * \return the signal(s) that have awoken the process.
 202  * \note Caller must check return value to check which signal awoke the process.
 203  */
 204 sigmask_t sig_waitTimeout(sigmask_t sigs, ticks_t timeout)
 205 {
 206         Timer t;
 207         sigmask_t res;
 208         cpu_flags_t flags;
 209
 210         ASSERT(!sig_check(SIG_TIMEOUT));
 211         ASSERT(!(sigs & SIG_TIMEOUT));
 212         /* IRQ are needed to run timer */
 213         ASSERT(IRQ_ENABLED());
 214
 215         timer_set_event_signal(&t, proc_current(), SIG_TIMEOUT);
 216         timer_setDelay(&t, timeout);
 217         timer_add(&t);
 218         res = sig_wait(SIG_TIMEOUT | sigs);
 219
 220         IRQ_SAVE_DISABLE(flags);
 221         /* Remove timer if sigs occur before timer signal */
 222         if (!(res & SIG_TIMEOUT) && !sig_check(SIG_TIMEOUT))
 223                 timer_abort(&t);
 224         IRQ_RESTORE(flags);
 225         return res;
 226 }
 227
 228 #endif // CONFIG_TIMER_EVENTS
 229
 230
 231 /**
 232  * Send the signals \a sigs to the process \a proc.
 233  * The process will be awoken if it was waiting for any of them.
 234  *
 235  * \note This call is interrupt safe.
 236  */
 237 void sig_signal(Process *proc, sigmask_t sigs)
 238 {
 239         cpu_flags_t flags;
 240
 241         /* See comment in sig_wait() for why this protection is necessary */
 242         IRQ_SAVE_DISABLE(flags);
 243
 244         /* Set the signals */
 245         proc->sig_recv |= sigs;
 246
 247         /* Check if process needs to be awoken */
 248         if (proc->sig_recv & proc->sig_wait)
 249         {
 250                 /*
 251                  * Wake up process and enqueue in ready list.
 252                  *
 253                  * Move this process to the head of the ready list, so that it
 254                  * will be chosen at the next scheduling point.
 255                  */
 256                 proc->sig_wait = 0;
 257                 SCHED_ENQUEUE_HEAD(proc);
 258         }
 259
 260         IRQ_RESTORE(flags);
 261 }
 262
 263 #endif /* CONFIG_KERN_SIGNALS */