d5087fbc045810cc7117f4b5efc577f86ce5b39e
[platform/upstream/gcc.git] / libgo / go / runtime / select.go
1 // Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
4
5 package runtime
6
7 // This file contains the implementation of Go select statements.
8
9 import (
10         "runtime/internal/atomic"
11         "unsafe"
12 )
13
14 // For gccgo, use go:linkname to export compiler-called functions.
15 //
16 //go:linkname selectgo
17 //go:linkname block
18
19 const debugSelect = false
20
21 // scase.kind values.
22 // Known to compiler.
23 // Changes here must also be made in src/cmd/compile/internal/gc/select.go's walkselectcases.
24 const (
25         caseNil = iota
26         caseRecv
27         caseSend
28         caseDefault
29 )
30
31 // Select case descriptor.
32 // Known to compiler.
33 // Changes here must also be made in src/cmd/internal/gc/select.go's scasetype.
34 type scase struct {
35         c    *hchan         // chan
36         elem unsafe.Pointer // data element
37         kind uint16
38 }
39
40 func sellock(scases []scase, lockorder []uint16) {
41         var c *hchan
42         for _, o := range lockorder {
43                 c0 := scases[o].c
44                 if c0 != c {
45                         c = c0
46                         lock(&c.lock)
47                 }
48         }
49 }
50
51 func selunlock(scases []scase, lockorder []uint16) {
52         // We must be very careful here to not touch sel after we have unlocked
53         // the last lock, because sel can be freed right after the last unlock.
54         // Consider the following situation.
55         // First M calls runtime·park() in runtime·selectgo() passing the sel.
56         // Once runtime·park() has unlocked the last lock, another M makes
57         // the G that calls select runnable again and schedules it for execution.
58         // When the G runs on another M, it locks all the locks and frees sel.
59         // Now if the first M touches sel, it will access freed memory.
60         for i := len(lockorder) - 1; i >= 0; i-- {
61                 c := scases[lockorder[i]].c
62                 if i > 0 && c == scases[lockorder[i-1]].c {
63                         continue // will unlock it on the next iteration
64                 }
65                 unlock(&c.lock)
66         }
67 }
68
69 func selparkcommit(gp *g, _ unsafe.Pointer) bool {
70         // There are unlocked sudogs that point into gp's stack. Stack
71         // copying must lock the channels of those sudogs.
72         // Set activeStackChans here instead of before we try parking
73         // because we could self-deadlock in stack growth on a
74         // channel lock.
75         gp.activeStackChans = true
76         // Mark that it's safe for stack shrinking to occur now,
77         // because any thread acquiring this G's stack for shrinking
78         // is guaranteed to observe activeStackChans after this store.
79         atomic.Store8(&gp.parkingOnChan, 0)
80         // Make sure we unlock after setting activeStackChans and
81         // unsetting parkingOnChan. The moment we unlock any of the
82         // channel locks we risk gp getting readied by a channel operation
83         // and so gp could continue running before everything before the
84         // unlock is visible (even to gp itself).
85
86         // This must not access gp's stack (see gopark). In
87         // particular, it must not access the *hselect. That's okay,
88         // because by the time this is called, gp.waiting has all
89         // channels in lock order.
90         var lastc *hchan
91         for sg := gp.waiting; sg != nil; sg = sg.waitlink {
92                 if sg.c != lastc && lastc != nil {
93                         // As soon as we unlock the channel, fields in
94                         // any sudog with that channel may change,
95                         // including c and waitlink. Since multiple
96                         // sudogs may have the same channel, we unlock
97                         // only after we've passed the last instance
98                         // of a channel.
99                         unlock(&lastc.lock)
100                 }
101                 lastc = sg.c
102         }
103         if lastc != nil {
104                 unlock(&lastc.lock)
105         }
106         return true
107 }
108
109 func block() {
110         gopark(nil, nil, waitReasonSelectNoCases, traceEvGoStop, 1) // forever
111 }
112
113 // selectgo implements the select statement.
114 //
115 // cas0 points to an array of type [ncases]scase, and order0 points to
116 // an array of type [2*ncases]uint16 where ncases must be <= 65536.
117 // Both reside on the goroutine's stack (regardless of any escaping in
118 // selectgo).
119 //
120 // selectgo returns the index of the chosen scase, which matches the
121 // ordinal position of its respective select{recv,send,default} call.
122 // Also, if the chosen scase was a receive operation, it reports whether
123 // a value was received.
124 func selectgo(cas0 *scase, order0 *uint16, ncases int) (int, bool) {
125         if debugSelect {
126                 print("select: cas0=", cas0, "\n")
127         }
128
129         // NOTE: In order to maintain a lean stack size, the number of scases
130         // is capped at 65536.
131         cas1 := (*[1 << 16]scase)(unsafe.Pointer(cas0))
132         order1 := (*[1 << 17]uint16)(unsafe.Pointer(order0))
133
134         scases := cas1[:ncases:ncases]
135         pollorder := order1[:ncases:ncases]
136         lockorder := order1[ncases:][:ncases:ncases]
137
138         var t0 int64
139         if blockprofilerate > 0 {
140                 t0 = cputicks()
141         }
142
143         // The compiler rewrites selects that statically have
144         // only 0 or 1 cases plus default into simpler constructs.
145         // The only way we can end up with such small sel.ncase
146         // values here is for a larger select in which most channels
147         // have been nilled out. The general code handles those
148         // cases correctly, and they are rare enough not to bother
149         // optimizing (and needing to test).
150
151         // needed for gccgo, which doesn't zero pollorder
152         if ncases > 0 {
153                 pollorder[0] = 0
154         }
155
156         // generate permuted order
157         dfli := -1
158         norder := 0
159         for i := range scases {
160                 cas := &scases[i]
161
162                 // Omit cases without channels from the poll and lock orders.
163                 if cas.c == nil {
164                         if cas.kind == caseDefault {
165                                 dfli = i
166                         }
167                         cas.elem = nil // allow GC
168                         continue
169                 }
170
171                 j := fastrandn(uint32(norder + 1))
172                 pollorder[norder] = pollorder[j]
173                 pollorder[j] = uint16(i)
174                 norder++
175         }
176         pollorder = pollorder[:norder]
177         lockorder = lockorder[:norder]
178
179         // sort the cases by Hchan address to get the locking order.
180         // simple heap sort, to guarantee n log n time and constant stack footprint.
181         for i := range lockorder {
182                 j := i
183                 // Start with the pollorder to permute cases on the same channel.
184                 c := scases[pollorder[i]].c
185                 for j > 0 && scases[lockorder[(j-1)/2]].c.sortkey() < c.sortkey() {
186                         k := (j - 1) / 2
187                         lockorder[j] = lockorder[k]
188                         j = k
189                 }
190                 lockorder[j] = pollorder[i]
191         }
192         for i := len(lockorder) - 1; i >= 0; i-- {
193                 o := lockorder[i]
194                 c := scases[o].c
195                 lockorder[i] = lockorder[0]
196                 j := 0
197                 for {
198                         k := j*2 + 1
199                         if k >= i {
200                                 break
201                         }
202                         if k+1 < i && scases[lockorder[k]].c.sortkey() < scases[lockorder[k+1]].c.sortkey() {
203                                 k++
204                         }
205                         if c.sortkey() < scases[lockorder[k]].c.sortkey() {
206                                 lockorder[j] = lockorder[k]
207                                 j = k
208                                 continue
209                         }
210                         break
211                 }
212                 lockorder[j] = o
213         }
214
215         if debugSelect {
216                 for i := 0; i+1 < len(lockorder); i++ {
217                         if scases[lockorder[i]].c.sortkey() > scases[lockorder[i+1]].c.sortkey() {
218                                 print("i=", i, " x=", lockorder[i], " y=", lockorder[i+1], "\n")
219                                 throw("select: broken sort")
220                         }
221                 }
222         }
223
224         // lock all the channels involved in the select
225         sellock(scases, lockorder)
226
227         var (
228                 gp     *g
229                 sg     *sudog
230                 c      *hchan
231                 k      *scase
232                 sglist *sudog
233                 sgnext *sudog
234                 qp     unsafe.Pointer
235                 nextp  **sudog
236         )
237
238 loop:
239         // pass 1 - look for something already waiting
240         var casi int
241         var cas *scase
242         var caseReleaseTime int64 = -1
243         var recvOK bool
244         for _, casei := range pollorder {
245                 casi = int(casei)
246                 cas = &scases[casi]
247                 c = cas.c
248
249                 switch cas.kind {
250                 case caseRecv:
251                         sg = c.sendq.dequeue()
252                         if sg != nil {
253                                 goto recv
254                         }
255                         if c.qcount > 0 {
256                                 goto bufrecv
257                         }
258                         if c.closed != 0 {
259                                 goto rclose
260                         }
261
262                 case caseSend:
263                         if c.closed != 0 {
264                                 goto sclose
265                         }
266                         sg = c.recvq.dequeue()
267                         if sg != nil {
268                                 goto send
269                         }
270                         if c.qcount < c.dataqsiz {
271                                 goto bufsend
272                         }
273                 }
274         }
275
276         if dfli >= 0 {
277                 selunlock(scases, lockorder)
278                 casi = dfli
279                 goto retc
280         }
281
282         // pass 2 - enqueue on all chans
283         gp = getg()
284         if gp.waiting != nil {
285                 throw("gp.waiting != nil")
286         }
287         nextp = &gp.waiting
288         for _, casei := range lockorder {
289                 casi = int(casei)
290                 cas = &scases[casi]
291                 c = cas.c
292                 sg := acquireSudog()
293                 sg.g = gp
294                 sg.isSelect = true
295                 // No stack splits between assigning elem and enqueuing
296                 // sg on gp.waiting where copystack can find it.
297                 sg.elem = cas.elem
298                 sg.releasetime = 0
299                 if t0 != 0 {
300                         sg.releasetime = -1
301                 }
302                 sg.c = c
303                 // Construct waiting list in lock order.
304                 *nextp = sg
305                 nextp = &sg.waitlink
306
307                 switch cas.kind {
308                 case caseRecv:
309                         c.recvq.enqueue(sg)
310
311                 case caseSend:
312                         c.sendq.enqueue(sg)
313                 }
314         }
315
316         // wait for someone to wake us up
317         gp.param = nil
318         // Signal to anyone trying to shrink our stack that we're about
319         // to park on a channel. The window between when this G's status
320         // changes and when we set gp.activeStackChans is not safe for
321         // stack shrinking.
322         atomic.Store8(&gp.parkingOnChan, 1)
323         gopark(selparkcommit, nil, waitReasonSelect, traceEvGoBlockSelect, 1)
324         gp.activeStackChans = false
325
326         sellock(scases, lockorder)
327
328         gp.selectDone = 0
329         sg = (*sudog)(gp.param)
330         gp.param = nil
331
332         // pass 3 - dequeue from unsuccessful chans
333         // otherwise they stack up on quiet channels
334         // record the successful case, if any.
335         // We singly-linked up the SudoGs in lock order.
336         casi = -1
337         cas = nil
338         sglist = gp.waiting
339         // Clear all elem before unlinking from gp.waiting.
340         for sg1 := gp.waiting; sg1 != nil; sg1 = sg1.waitlink {
341                 sg1.isSelect = false
342                 sg1.elem = nil
343                 sg1.c = nil
344         }
345         gp.waiting = nil
346
347         for _, casei := range lockorder {
348                 k = &scases[casei]
349                 if sg == sglist {
350                         // sg has already been dequeued by the G that woke us up.
351                         casi = int(casei)
352                         cas = k
353                         if sglist.releasetime > 0 {
354                                 caseReleaseTime = sglist.releasetime
355                         }
356                 } else {
357                         c = k.c
358                         if k.kind == caseSend {
359                                 c.sendq.dequeueSudoG(sglist)
360                         } else {
361                                 c.recvq.dequeueSudoG(sglist)
362                         }
363                 }
364                 sgnext = sglist.waitlink
365                 sglist.waitlink = nil
366                 releaseSudog(sglist)
367                 sglist = sgnext
368         }
369
370         if cas == nil {
371                 // We can wake up with gp.param == nil (so cas == nil)
372                 // when a channel involved in the select has been closed.
373                 // It is easiest to loop and re-run the operation;
374                 // we'll see that it's now closed.
375                 // Maybe some day we can signal the close explicitly,
376                 // but we'd have to distinguish close-on-reader from close-on-writer.
377                 // It's easiest not to duplicate the code and just recheck above.
378                 // We know that something closed, and things never un-close,
379                 // so we won't block again.
380                 goto loop
381         }
382
383         c = cas.c
384
385         if debugSelect {
386                 print("wait-return: cas0=", cas0, " c=", c, " cas=", cas, " kind=", cas.kind, "\n")
387         }
388
389         if cas.kind == caseRecv {
390                 recvOK = true
391         }
392
393         selunlock(scases, lockorder)
394         goto retc
395
396 bufrecv:
397         // can receive from buffer
398         recvOK = true
399         qp = chanbuf(c, c.recvx)
400         if cas.elem != nil {
401                 typedmemmove(c.elemtype, cas.elem, qp)
402         }
403         typedmemclr(c.elemtype, qp)
404         c.recvx++
405         if c.recvx == c.dataqsiz {
406                 c.recvx = 0
407         }
408         c.qcount--
409         selunlock(scases, lockorder)
410         goto retc
411
412 bufsend:
413         // can send to buffer
414         typedmemmove(c.elemtype, chanbuf(c, c.sendx), cas.elem)
415         c.sendx++
416         if c.sendx == c.dataqsiz {
417                 c.sendx = 0
418         }
419         c.qcount++
420         selunlock(scases, lockorder)
421         goto retc
422
423 recv:
424         // can receive from sleeping sender (sg)
425         recv(c, sg, cas.elem, func() { selunlock(scases, lockorder) }, 2)
426         if debugSelect {
427                 print("syncrecv: cas0=", cas0, " c=", c, "\n")
428         }
429         recvOK = true
430         goto retc
431
432 rclose:
433         // read at end of closed channel
434         selunlock(scases, lockorder)
435         recvOK = false
436         if cas.elem != nil {
437                 typedmemclr(c.elemtype, cas.elem)
438         }
439         if raceenabled {
440                 raceacquire(c.raceaddr())
441         }
442         goto retc
443
444 send:
445         // can send to a sleeping receiver (sg)
446         send(c, sg, cas.elem, func() { selunlock(scases, lockorder) }, 2)
447         if debugSelect {
448                 print("syncsend: cas0=", cas0, " c=", c, "\n")
449         }
450         goto retc
451
452 retc:
453         if caseReleaseTime > 0 {
454                 blockevent(caseReleaseTime-t0, 1)
455         }
456
457         // Check preemption, since unlike gc we don't check on every call.
458         // A test case for this one is BenchmarkPingPongHog in proc_test.go.
459         if dfli >= 0 && getg().preempt {
460                 checkPreempt()
461         }
462
463         return casi, recvOK
464
465 sclose:
466         // send on closed channel
467         selunlock(scases, lockorder)
468         panic(plainError("send on closed channel"))
469 }
470
471 func (c *hchan) sortkey() uintptr {
472         return uintptr(unsafe.Pointer(c))
473 }
474
475 // A runtimeSelect is a single case passed to rselect.
476 // This must match ../reflect/value.go:/runtimeSelect
477 type runtimeSelect struct {
478         dir selectDir
479         typ unsafe.Pointer // channel type (not used here)
480         ch  *hchan         // channel
481         val unsafe.Pointer // ptr to data (SendDir) or ptr to receive buffer (RecvDir)
482 }
483
484 // These values must match ../reflect/value.go:/SelectDir.
485 type selectDir int
486
487 const (
488         _             selectDir = iota
489         selectSend              // case Chan <- Send
490         selectRecv              // case <-Chan:
491         selectDefault           // default
492 )
493
494 //go:linkname reflect_rselect reflect.rselect
495 func reflect_rselect(cases []runtimeSelect) (int, bool) {
496         if len(cases) == 0 {
497                 block()
498         }
499         sel := make([]scase, len(cases))
500         order := make([]uint16, 2*len(cases))
501         for i := range cases {
502                 rc := &cases[i]
503                 switch rc.dir {
504                 case selectDefault:
505                         sel[i] = scase{kind: caseDefault}
506                 case selectSend:
507                         sel[i] = scase{kind: caseSend, c: rc.ch, elem: rc.val}
508                 case selectRecv:
509                         sel[i] = scase{kind: caseRecv, c: rc.ch, elem: rc.val}
510                 }
511         }
512
513         return selectgo(&sel[0], &order[0], len(cases))
514 }
515
516 func (q *waitq) dequeueSudoG(sgp *sudog) {
517         x := sgp.prev
518         y := sgp.next
519         if x != nil {
520                 if y != nil {
521                         // middle of queue
522                         x.next = y
523                         y.prev = x
524                         sgp.next = nil
525                         sgp.prev = nil
526                         return
527                 }
528                 // end of queue
529                 x.next = nil
530                 q.last = x
531                 sgp.prev = nil
532                 return
533         }
534         if y != nil {
535                 // start of queue
536                 y.prev = nil
537                 q.first = y
538                 sgp.next = nil
539                 return
540         }
541
542         // x==y==nil. Either sgp is the only element in the queue,
543         // or it has already been removed. Use q.first to disambiguate.
544         if q.first == sgp {
545                 q.first = nil
546                 q.last = nil
547         }
548 }