git.pond.sub.org Git - empserver/blob - src/lib/empthread/ntthread.c

   1 /*
   2  *  Empire - A multi-player, client/server Internet based war game.
   3  *  Copyright (C) 1986-2009, Dave Pare, Jeff Bailey, Thomas Ruschak,
   4  *                           Ken Stevens, Steve McClure
   5  *
   6  *  This program 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., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  19  *
  20  *  ---
  21  *
  22  *  See files README, COPYING and CREDITS in the root of the source
  23  *  tree for related information and legal notices.  It is expected
  24  *  that future projects/authors will amend these files as needed.
  25  *
  26  *  ---
  27  *
  28  *  ntthread.c: Interface from Empire threads to Windows NT threads
  29  *
  30  *  Known contributors to this file:
  31  *     Doug Hay, 1998
  32  *     Steve McClure, 1998
  33  *     Ron Koenderink, 2004-2009
  34  */
  35
  36 /*
  37  * EMPTHREADs for Windows NT.
  38  *
  39  * Actually, threads for any Win32 platform, like Win95, Win98, WinCE,
  40  * and whatever other toy OSs are in our future from Microsoft.
  41  *
  42  * WIN32 has a full pre-emptive threading environment.  But Empire can
  43  * not handle pre-emptive threading.  Thus, we will use the threads,
  44  * but limit the preemption using a Mutex.
  45  */
  46
  47 #include <config.h>
  48
  49 #include <errno.h>
  50 #include <signal.h>
  51 #include <stdio.h>
  52 #include <stdarg.h>
  53 #include <sys/types.h>
  54 #include <time.h>
  55 #include <winsock2.h>
  56 #undef NS_ALL
  57 #include <windows.h>
  58 #include <process.h>
  59 /* Note: unistd.h(posixio.c) is not thread-safe.
  60  * It may be used *only* while holding hThreadMutex.
  61  */
  62 #include "unistd.h"
  63 #include "misc.h"
  64 #include "empthread.h"
  65 #include "prototypes.h"
  66 #include "server.h"
  67
  68 #define loc_MIN_THREAD_STACK  16384
  69
  70 /************************
  71  * loc_Thread
  72  */
  73 struct loc_Thread {
  74
  75     /* The thread name, passed in at create time. */
  76     char *szName;
  77
  78     /* True if this is the main line, and not a real thread. */
  79     BOOL bMainThread;
  80
  81     /* The user data passed in at create time. */
  82     void *pvUserData;
  83
  84     /* The entry function for the thread. */
  85     void (*pfnEntry) (void *);
  86
  87     /* The system thread ID. */
  88     unsigned long ulThreadID;
  89
  90     /* An Mutex that the thread will wait/sleep on. */
  91     HANDLE hThreadEvent;
  92 };
  93
  94
  95 /************************
  96  * loc_RWLock
  97  *
  98  * Invariants
  99  *      must hold at function call, return, sleep
 100  *      and resume from sleep.
 101  *
 102  * any state:
 103  *      nwrite >= 0
 104  *      nread >= 0
 105  *
 106  * if unlocked:
 107  *      can_read set
 108  *      can_write set
 109  *      nwrite == 0
 110  *      nread == 0
 111  *
 112  * if read-locked without writers contending:
 113  *      can_read set
 114  *      can_write clear
 115  *      nwrite == 0
 116  *      nread > 0
 117  *
 118  * if read-locked with writers contending:
 119  *      can_read clear
 120  *      can_write clear
 121  *      nwrite > 0    #writers blocked
 122  *      nread > 0
 123  *
 124  * if write-locked:
 125  *      can_read clear
 126  *      can_write clear
 127  *      nwrite > 0    #writers blocked + 1
 128  *      nread == 0
 129  *
 130  * To ensure consistency, state normally changes only while the
 131  * thread changing it holds hThreadMutex.
 132  *
 133  */
 134 struct loc_RWLock {
 135     char *name;         /* The lock name, passed in at create time. */
 136     HANDLE can_read;    /* Manual event -- allows read locks */
 137     HANDLE can_write;   /* Auto-reset event -- allows write locks */
 138     int nread;          /* number of active readers */
 139     int nwrite;         /* total number of writers (active and waiting) */
 140 };
 141
 142 /* This is the thread exclusion/non-premption mutex. */
 143 /* The running thread has this MUTEX, and all others are */
 144 /* either blocked on it, or waiting for some OS response. */
 145 static HANDLE hThreadMutex;
 146
 147 /* This is the thread startup event. */
 148 /* We use this to lockstep when we are starting up threads. */
 149 static HANDLE hThreadStartEvent;
 150
 151 /* This is an event used to wakeup the main thread */
 152 /* to start the shutdown sequence. */
 153 static HANDLE hShutdownEvent;
 154
 155 /* The Thread Local Storage index.  We store the pThread pointer */
 156 /* for each thread at this index. */
 157 static DWORD dwTLSIndex;
 158
 159 /* The current running thread. */
 160 static empth_t *pCurThread;
 161
 162 /* Ticks at start */
 163 static unsigned long ulTickAtStart;
 164
 165 /* Pointer out to global context.  "player". */
 166 /* From empth_init parameter. */
 167 static void **ppvUserData;
 168
 169 /* Global flags.  From empth_init parameter. */
 170 static int global_flags;
 171
 172 static void loc_debug(const char *, ...) ATTRIBUTE((format(printf, 1, 2)));
 173
 174 /************************
 175  * loc_debug
 176  *
 177  * Print out the current thread's status??
 178  */
 179 static void
 180 loc_debug(const char *pszFmt, ...)
 181 {
 182     va_list vaList;
 183     unsigned long ulCurTick;
 184     unsigned long ulRunTick;
 185     unsigned long ulMs, ulSec, ulMin, ulHr;
 186     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 187     char buf[1024];
 188
 189     if ((global_flags & EMPTH_PRINT) != 0) {
 190
 191         /* Ticks are in milliseconds */
 192         ulCurTick = GetTickCount();
 193
 194         ulRunTick = ulCurTick - ulTickAtStart;
 195         ulMs = ulRunTick % 1000L;
 196         ulSec = (ulRunTick / 1000L) % 60L;
 197         ulMin = (ulRunTick / (60L * 1000L)) % 60L;
 198         ulHr = (ulRunTick / (60L * 60L * 1000L));
 199
 200         va_start(vaList, pszFmt);
 201         vsprintf(buf, pszFmt, vaList);
 202         va_end(vaList);
 203
 204         if (pThread) {
 205             printf("%ld:%02ld:%02ld.%03ld %17s: %s\n",
 206                    ulHr, ulMin, ulSec, ulMs, pThread->szName, buf);
 207         } else {
 208             printf("%ld:%02ld:%02ld.%03ld %17s: %s\n",
 209                    ulHr, ulMin, ulSec, ulMs, "UNKNOWN", buf);
 210         }
 211
 212     }
 213 }
 214
 215 /************************
 216  * loc_FreeThreadInfo
 217  */
 218 static void
 219 loc_FreeThreadInfo(empth_t *pThread)
 220 {
 221     if (pThread) {
 222         if (pThread->hThreadEvent)
 223             CloseHandle(pThread->hThreadEvent);
 224         if (pThread->szName != NULL)
 225             free(pThread->szName);
 226         free(pThread);
 227     }
 228 }
 229
 230 /************************
 231  * loc_RunThisThread
 232  *
 233  * This thread wants to run.
 234  * When this function returns, the globals are set to this thread
 235  * info, and the thread owns the MUTEX.
 236  */
 237 static void
 238 loc_RunThisThread(HANDLE hWaitObject)
 239 {
 240     HANDLE hWaitObjects[2];
 241
 242     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 243
 244     hWaitObjects[0] = hThreadMutex;
 245     hWaitObjects[1] = hWaitObject;
 246
 247     WaitForMultipleObjects(hWaitObject ? 2 : 1, hWaitObjects,
 248                            TRUE, INFINITE);
 249
 250     if (!pCurThread) {
 251         /* Set the globals to this thread. */
 252         *ppvUserData = pThread->pvUserData;
 253
 254         pCurThread = pThread;
 255     } else {
 256         /* Hmm, a problem, eh? */
 257         logerror("RunThisThread, someone already running.");
 258     }
 259 }
 260
 261 /************************
 262  * loc_BlockThisThread
 263  *
 264  * This thread was running.  It no longer wants to.
 265  */
 266 static void
 267 loc_BlockThisThread(void)
 268 {
 269     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 270
 271     if (pCurThread == pThread) {
 272         /* Reset the globals back to original */
 273
 274         pCurThread = NULL;
 275         *ppvUserData = NULL;
 276
 277         /* Release the MUTEX */
 278         ReleaseMutex(hThreadMutex);
 279     } else {
 280         /* Hmm, this thread was not the running one. */
 281         logerror("BlockThisThread, not running.");
 282     }
 283 }
 284
 285 /************************
 286  * loc_Exit_Handler
 287  *
 288  * Ctrl-C, Ctrl-Break, Window-Closure, User-Logging-Off or
 289  * System-Shutdown will initiate a shutdown.
 290  * This is done by calling empth_request_shutdown()
 291  */
 292 static BOOL WINAPI
 293 loc_Exit_Handler(DWORD fdwCtrlType)
 294 {
 295     switch (fdwCtrlType) {
 296     case CTRL_C_EVENT:
 297     case CTRL_CLOSE_EVENT:
 298     case CTRL_BREAK_EVENT:
 299     case CTRL_LOGOFF_EVENT:
 300     case CTRL_SHUTDOWN_EVENT:
 301         empth_request_shutdown();
 302         return TRUE;
 303     default:
 304         return FALSE;
 305     }
 306 }
 307
 308 /************************
 309  * empth_threadMain
 310  *
 311  * This is the main line of each thread.
 312  * This is really a static local func....
 313  * Note: As the POSIX compatibility layer is not thread safe
 314  * this function can not open or create any files or sockets until
 315  * loc_RunThisThread() is called
 316  */
 317 static void
 318 empth_threadMain(void *pvData)
 319 {
 320     empth_t *pThread = pvData;
 321
 322     /* Out of here... */
 323     if (!pvData)
 324         return;
 325
 326     /* Store pThread on this thread. */
 327     TlsSetValue(dwTLSIndex, pvData);
 328
 329     /* Get the ID of the thread. */
 330     pThread->ulThreadID = GetCurrentThreadId();
 331
 332     /* Signal that the thread has started. */
 333     SetEvent(hThreadStartEvent);
 334
 335     /* Switch to this thread context */
 336     loc_RunThisThread(NULL);
 337
 338     /* Run the thread. */
 339     if (pThread->pfnEntry)
 340         pThread->pfnEntry(pThread->pvUserData);
 341
 342     /* Kill the thread. */
 343     empth_exit();
 344 }
 345
 346 /************************
 347  * empth_init
 348  *
 349  * Initialize the thread environment.
 350  *
 351  * This is called from the program main line.
 352  */
 353 int
 354 empth_init(void **ctx_ptr, int flags)
 355 {
 356     empth_t *pThread = NULL;
 357
 358     ulTickAtStart = GetTickCount();
 359     ppvUserData = ctx_ptr;
 360     global_flags = flags;
 361     dwTLSIndex = TlsAlloc();
 362
 363     /* Create the thread mutex. */
 364     /* Initally unowned. */
 365     hThreadMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
 366     if (!hThreadMutex) {
 367         logerror("Failed to create mutex %lu", GetLastError());
 368         return 0;
 369     }
 370
 371     /* Create the thread start event. */
 372     /* Automatic state reset. */
 373     hThreadStartEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
 374     if (!hThreadStartEvent) {
 375         logerror("Failed to create start event %lu", GetLastError());
 376         return 0;
 377     }
 378
 379     /* Create the shutdown event for the main thread. */
 380     /* Manual reset */
 381     hShutdownEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
 382     if (!hShutdownEvent) {
 383         logerror("Failed to create shutdown event %lu", GetLastError());
 384         return 0;
 385     }
 386     SetConsoleCtrlHandler(loc_Exit_Handler, TRUE);
 387
 388     /* Create the global Thread context. */
 389     pThread = malloc(sizeof(*pThread));
 390     if (!pThread) {
 391         logerror("not enough memory to create main thread.");
 392         return 0;
 393     }
 394     memset(pThread, 0, sizeof(*pThread));
 395
 396     pThread->szName = strdup("Main");
 397     pThread->ulThreadID = GetCurrentThreadId();
 398     pThread->bMainThread = TRUE;
 399
 400     TlsSetValue(dwTLSIndex, pThread);
 401
 402     /* Make this the running thread. */
 403     loc_RunThisThread(NULL);
 404
 405     logerror("NT pthreads initialized");
 406     return 0;
 407 }
 408
 409
 410 /************************
 411  * empth_create
 412  *
 413  * Create a new thread.
 414  *
 415  * entry - entry point function for thread.
 416  * size  - stack size.
 417  * flags - debug control.
 418  *           LWP_STACKCHECK  - not needed
 419  * name  - name of the thread, for debug.
 420  * ud    - "user data".  The "ctx_ptr" gets this value
 421  *         when the thread is active.
 422  *         It is also passed to the entry function...
 423  */
 424 empth_t *
 425 empth_create(void (*entry)(void *), int size, int flags,
 426              char *name, void *ud)
 427 {
 428     empth_t *pThread = NULL;
 429
 430     loc_debug("creating new thread %s", name);
 431
 432     pThread = malloc(sizeof(*pThread));
 433     if (!pThread) {
 434         logerror("not enough memory to create thread %s", name);
 435         return NULL;
 436     }
 437     memset(pThread, 0, sizeof(*pThread));
 438
 439     pThread->szName = strdup(name);
 440     pThread->pvUserData = ud;
 441     pThread->pfnEntry = entry;
 442     pThread->bMainThread = FALSE;
 443
 444     /* Create thread event, auto reset. */
 445     pThread->hThreadEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
 446
 447     if (size < loc_MIN_THREAD_STACK)
 448         size = loc_MIN_THREAD_STACK;
 449
 450     pThread->ulThreadID = _beginthread(empth_threadMain, size, pThread);
 451     if (pThread->ulThreadID == 1L || pThread->ulThreadID == 0L) {
 452         logerror("can not create thread: %s: %s", name, strerror(errno));
 453         goto bad;
 454     }
 455
 456     loc_debug("new thread id is %ld", pThread->ulThreadID);
 457     empth_yield();
 458     return pThread;
 459
 460 bad:
 461     if (pThread) {
 462         loc_FreeThreadInfo(pThread);
 463     }
 464     return NULL;
 465 }
 466
 467
 468 /************************
 469  * empth_self
 470  */
 471 empth_t *
 472 empth_self(void)
 473 {
 474     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 475
 476     return pThread;
 477 }
 478
 479 /************************
 480  * empth_name
 481  */
 482 char *
 483 empth_name(empth_t *thread)
 484 {
 485     return thread->szName;
 486 }
 487
 488 /************************
 489  * empth_set_name
 490  * Set the thread name
 491  */
 492 void
 493 empth_set_name(empth_t *thread, char *name)
 494 {
 495     if (thread->szName != NULL)
 496         free(thread->szName);
 497     thread->szName = strdup(name);
 498 }
 499
 500 /************************
 501  * empth_exit
 502  */
 503 void
 504 empth_exit(void)
 505 {
 506     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 507
 508     loc_debug("empth_exit");
 509     loc_BlockThisThread();
 510
 511     TlsSetValue(dwTLSIndex, NULL);
 512     loc_FreeThreadInfo(pThread);
 513     _endthread();
 514 }
 515
 516 /************************
 517  * empth_yield
 518  *
 519  * Yield processing to another thread.
 520  */
 521 void
 522 empth_yield(void)
 523 {
 524     loc_BlockThisThread();
 525     Sleep(0);
 526     loc_RunThisThread(NULL);
 527 }
 528
 529 /************************
 530  * empth_select
 531  *
 532  * Do a select on the given file.
 533  * Wait for IO on it.
 534  *
 535  * This would be one of the main functions used within gen\io.c
 536  */
 537 int
 538 empth_select(int fd, int flags, struct timeval *timeout)
 539 {
 540     int handle;
 541     WSAEVENT hEventObject[2];
 542     long events;
 543     DWORD result, msec;
 544     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 545     int res;
 546
 547     loc_debug("%s select on %d",
 548               flags == EMPTH_FD_READ ? "read" : "write", fd);
 549     loc_BlockThisThread();
 550
 551     hEventObject[0] = WSACreateEvent();
 552     hEventObject[1] = pThread->hThreadEvent;
 553
 554     handle = posix_fd2socket(fd);
 555     CANT_HAPPEN(handle < 0);
 556
 557     events = 0;
 558     if (flags & EMPTH_FD_READ)
 559         events |= FD_READ | FD_ACCEPT | FD_CLOSE;
 560     if (flags & EMPTH_FD_WRITE)
 561         events |= FD_WRITE | FD_CLOSE;
 562     WSAEventSelect(handle, hEventObject[0], events);
 563
 564     if (timeout)
 565         msec = timeout->tv_sec * 1000L + timeout->tv_usec / 1000L;
 566     else
 567         msec = WSA_INFINITE;
 568     result = WSAWaitForMultipleEvents(2, hEventObject, FALSE, msec, FALSE);
 569
 570     switch (result) {
 571     case WSA_WAIT_EVENT_0:
 572         res = 1;
 573         break;
 574     case WSA_WAIT_EVENT_0 + 1:
 575     case WSA_WAIT_TIMEOUT:
 576         res = 0;
 577         break;
 578     case WSA_WAIT_FAILED:
 579         errno = WSAGetLastError();
 580         res = -1;
 581         break;
 582     default:
 583         CANT_REACH();
 584         errno = EINVAL;
 585         res = -1;
 586     }
 587
 588     WSAEventSelect(handle, hEventObject[0], 0);
 589
 590     WSACloseEvent(hEventObject[0]);
 591
 592     loc_RunThisThread(NULL);
 593     return res;
 594 }
 595
 596 /************************
 597  * empth_wakeup
 598  *
 599  * Wake up the specified thread.
 600  */
 601 void
 602 empth_wakeup(empth_t *pThread)
 603 {
 604     loc_debug("waking up thread %s", pThread->szName);
 605
 606     /* Let it run if it is blocked... */
 607     SetEvent(pThread->hThreadEvent);
 608 }
 609
 610 /************************
 611  * empth_sleep
 612  *
 613  * Put the given thread to sleep...
 614  */
 615 int
 616 empth_sleep(time_t until)
 617 {
 618     time_t now;
 619     long lSec;
 620     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 621     DWORD result;
 622
 623     loc_BlockThisThread();
 624
 625     do {
 626         now = time(NULL);
 627         lSec = until >= now ? until - now : 0;
 628         loc_debug("going to sleep %ld sec", lSec);
 629         result = WaitForSingleObject(pThread->hThreadEvent, lSec * 1000L);
 630     } while (result != WAIT_TIMEOUT && result != WAIT_OBJECT_0);
 631
 632     loc_debug("sleep done. Waiting to run.");
 633     loc_RunThisThread(NULL);
 634
 635     return result == WAIT_TIMEOUT ? 0 : -1;
 636 }
 637
 638 /************************
 639  * empth_request_shutdown
 640  *
 641  * This wakes up empth_wait_for_signal() so shutdown can proceed.
 642  * This is done by signalling hShutdownEvent.
 643  */
 644 void
 645 empth_request_shutdown(void)
 646 {
 647     SetEvent(hShutdownEvent);
 648 }
 649
 650 int
 651 empth_wait_for_signal(void)
 652 {
 653     loc_BlockThisThread();
 654     loc_RunThisThread(hShutdownEvent);
 655     return SIGTERM;
 656 }
 657
 658 empth_rwlock_t *
 659 empth_rwlock_create(char *name)
 660 {
 661     empth_rwlock_t *rwlock;
 662
 663     rwlock = malloc(sizeof(*rwlock));
 664     if (!rwlock)
 665         return NULL;
 666
 667     memset(rwlock, 0, sizeof(*rwlock));
 668     rwlock->name = strdup(name);
 669
 670     if ((rwlock->can_read = CreateEvent(NULL, TRUE, TRUE, NULL)) == NULL) {
 671         logerror("rwlock_create: failed to create reader event %s at %s:%d",
 672                  name, __FILE__, __LINE__);
 673         free(rwlock->name);
 674         free(rwlock);
 675         return NULL;
 676     }
 677
 678     if ((rwlock->can_write = CreateEvent(NULL, FALSE, TRUE, NULL)) == NULL) {
 679         logerror("rwlock_create: failed to create writer event %s at %s:%d",
 680                  name, __FILE__, __LINE__);
 681         free(rwlock->name);
 682         CloseHandle(rwlock->can_read);
 683         free(rwlock);
 684         return NULL;
 685     }
 686     return rwlock;
 687 }
 688
 689 void
 690 empth_rwlock_destroy(empth_rwlock_t *rwlock)
 691 {
 692     if (CANT_HAPPEN(rwlock->nread || rwlock->nwrite))
 693         return;
 694     if (rwlock->name != NULL)
 695         free(rwlock->name);
 696     CloseHandle(rwlock->can_read);
 697     CloseHandle(rwlock->can_write);
 698     free(rwlock);
 699 }
 700
 701 void
 702 empth_rwlock_wrlock(empth_rwlock_t *rwlock)
 703 {
 704     /* block any new readers */
 705     ResetEvent(rwlock->can_read);
 706     rwlock->nwrite++;
 707     loc_BlockThisThread();
 708     loc_RunThisThread(rwlock->can_write);
 709     CANT_HAPPEN(rwlock->nread != 0);
 710 }
 711
 712 void
 713 empth_rwlock_rdlock(empth_rwlock_t *rwlock)
 714 {
 715     loc_BlockThisThread();
 716     loc_RunThisThread(rwlock->can_read);
 717     ResetEvent(rwlock->can_write);
 718     rwlock->nread++;
 719 }
 720
 721 void
 722 empth_rwlock_unlock(empth_rwlock_t *rwlock)
 723 {
 724     if (CANT_HAPPEN(!rwlock->nread && !rwlock->nwrite))
 725         return;
 726     if (rwlock->nread) {        /* holding read lock */
 727         rwlock->nread--;
 728         if (rwlock->nread == 0)
 729             SetEvent(rwlock->can_write);
 730     } else {
 731         rwlock->nwrite--;
 732         SetEvent(rwlock->can_write);
 733     }
 734     if (rwlock->nwrite == 0)
 735         SetEvent(rwlock->can_read);
 736 }