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 <windows.h>
  56 #include <process.h>
  57 #include "misc.h"
  58 #include "empthread.h"
  59 #include "prototypes.h"
  60 #include "server.h"
  61 #include "sys/socket.h"
  62
  63 #define loc_MIN_THREAD_STACK  16384
  64
  65 /************************
  66  * loc_Thread
  67  */
  68 struct loc_Thread {
  69
  70     /* The thread name, passed in at create time. */
  71     char *szName;
  72
  73     /* True if this is the main line, and not a real thread. */
  74     BOOL bMainThread;
  75
  76     /* The user data passed in at create time. */
  77     void *pvUserData;
  78
  79     /* The entry function for the thread. */
  80     void (*pfnEntry) (void *);
  81
  82     /* The system thread ID. */
  83     unsigned long ulThreadID;
  84
  85     /* An Mutex that the thread will wait/sleep on. */
  86     HANDLE hThreadEvent;
  87 };
  88
  89
  90 /************************
  91  * loc_RWLock
  92  *
  93  * Invariants
  94  *      must hold at function call, return, sleep
  95  *      and resume from sleep.
  96  *
  97  * any state:
  98  *      nwrite >= 0
  99  *      nread >= 0
 100  *
 101  * if unlocked:
 102  *      can_read set
 103  *      can_write set
 104  *      nwrite == 0
 105  *      nread == 0
 106  *
 107  * if read-locked without writers contending:
 108  *      can_read set
 109  *      can_write clear
 110  *      nwrite == 0
 111  *      nread > 0
 112  *
 113  * if read-locked with writers contending:
 114  *      can_read clear
 115  *      can_write clear
 116  *      nwrite > 0    #writers blocked
 117  *      nread > 0
 118  *
 119  * if write-locked:
 120  *      can_read clear
 121  *      can_write clear
 122  *      nwrite > 0    #writers blocked + 1
 123  *      nread == 0
 124  *
 125  * To ensure consistency, state normally changes only while the
 126  * thread changing it holds hThreadMutex.
 127  *
 128  */
 129 struct loc_RWLock {
 130     char *name;         /* The lock name, passed in at create time. */
 131     HANDLE can_read;    /* Manual event -- allows read locks */
 132     HANDLE can_write;   /* Auto-reset event -- allows write locks */
 133     int nread;          /* number of active readers */
 134     int nwrite;         /* total number of writers (active and waiting) */
 135 };
 136
 137 /* This is the thread exclusion/non-premption mutex. */
 138 /* The running thread has this MUTEX, and all others are */
 139 /* either blocked on it, or waiting for some OS response. */
 140 static HANDLE hThreadMutex;
 141
 142 /* This is the thread startup event. */
 143 /* We use this to lockstep when we are starting up threads. */
 144 static HANDLE hThreadStartEvent;
 145
 146 /* This is an event used to wakeup the main thread */
 147 /* to start the shutdown sequence. */
 148 static HANDLE hShutdownEvent;
 149
 150 /* The Thread Local Storage index.  We store the pThread pointer */
 151 /* for each thread at this index. */
 152 static DWORD dwTLSIndex;
 153
 154 /* The current running thread. */
 155 static empth_t *pCurThread;
 156
 157 /* Ticks at start */
 158 static unsigned long ulTickAtStart;
 159
 160 /* Pointer out to global context.  "player". */
 161 /* From empth_init parameter. */
 162 static void **ppvUserData;
 163
 164 /* Global flags.  From empth_init parameter. */
 165 static int global_flags;
 166
 167 static void loc_debug(const char *, ...) ATTRIBUTE((format(printf, 1, 2)));
 168
 169 /************************
 170  * loc_debug
 171  *
 172  * Print out the current thread's status??
 173  */
 174 static void
 175 loc_debug(const char *pszFmt, ...)
 176 {
 177     va_list vaList;
 178     unsigned long ulCurTick;
 179     unsigned long ulRunTick;
 180     unsigned long ulMs, ulSec, ulMin, ulHr;
 181     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 182     char buf[1024];
 183
 184     if ((global_flags & EMPTH_PRINT) != 0) {
 185
 186         /* Ticks are in milliseconds */
 187         ulCurTick = GetTickCount();
 188
 189         ulRunTick = ulCurTick - ulTickAtStart;
 190         ulMs = ulRunTick % 1000L;
 191         ulSec = (ulRunTick / 1000L) % 60L;
 192         ulMin = (ulRunTick / (60L * 1000L)) % 60L;
 193         ulHr = (ulRunTick / (60L * 60L * 1000L));
 194
 195         va_start(vaList, pszFmt);
 196         vsprintf(buf, pszFmt, vaList);
 197         va_end(vaList);
 198
 199         if (pThread) {
 200             printf("%ld:%02ld:%02ld.%03ld %17s: %s\n",
 201                    ulHr, ulMin, ulSec, ulMs, pThread->szName, buf);
 202         } else {
 203             printf("%ld:%02ld:%02ld.%03ld %17s: %s\n",
 204                    ulHr, ulMin, ulSec, ulMs, "UNKNOWN", buf);
 205         }
 206
 207     }
 208 }
 209
 210 /************************
 211  * loc_FreeThreadInfo
 212  */
 213 static void
 214 loc_FreeThreadInfo(empth_t *pThread)
 215 {
 216     if (pThread) {
 217         if (pThread->hThreadEvent)
 218             CloseHandle(pThread->hThreadEvent);
 219         if (pThread->szName != NULL)
 220             free(pThread->szName);
 221         free(pThread);
 222     }
 223 }
 224
 225 /************************
 226  * loc_RunThisThread
 227  *
 228  * This thread wants to run.
 229  * When this function returns, the globals are set to this thread
 230  * info, and the thread owns the MUTEX.
 231  */
 232 static void
 233 loc_RunThisThread(HANDLE hWaitObject)
 234 {
 235     HANDLE hWaitObjects[2];
 236
 237     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 238
 239     hWaitObjects[0] = hThreadMutex;
 240     hWaitObjects[1] = hWaitObject;
 241
 242     WaitForMultipleObjects(hWaitObject ? 2 : 1, hWaitObjects,
 243                            TRUE, INFINITE);
 244
 245     if (!pCurThread) {
 246         /* Set the globals to this thread. */
 247         *ppvUserData = pThread->pvUserData;
 248
 249         pCurThread = pThread;
 250     } else {
 251         /* Hmm, a problem, eh? */
 252         logerror("RunThisThread, someone already running.");
 253     }
 254 }
 255
 256 /************************
 257  * loc_BlockThisThread
 258  *
 259  * This thread was running.  It no longer wants to.
 260  */
 261 static void
 262 loc_BlockThisThread(void)
 263 {
 264     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 265
 266     if (pCurThread == pThread) {
 267         /* Reset the globals back to original */
 268
 269         pCurThread = NULL;
 270         *ppvUserData = NULL;
 271
 272         /* Release the MUTEX */
 273         ReleaseMutex(hThreadMutex);
 274     } else {
 275         /* Hmm, this thread was not the running one. */
 276         logerror("BlockThisThread, not running.");
 277     }
 278 }
 279
 280 /************************
 281  * loc_Exit_Handler
 282  *
 283  * Ctrl-C, Ctrl-Break, Window-Closure, User-Logging-Off or
 284  * System-Shutdown will initiate a shutdown.
 285  * This is done by calling empth_request_shutdown()
 286  */
 287 static BOOL WINAPI
 288 loc_Exit_Handler(DWORD fdwCtrlType)
 289 {
 290     switch (fdwCtrlType) {
 291     case CTRL_C_EVENT:
 292     case CTRL_CLOSE_EVENT:
 293     case CTRL_BREAK_EVENT:
 294     case CTRL_LOGOFF_EVENT:
 295     case CTRL_SHUTDOWN_EVENT:
 296         empth_request_shutdown();
 297         return TRUE;
 298     default:
 299         return FALSE;
 300     }
 301 }
 302
 303 /************************
 304  * empth_threadMain
 305  *
 306  * This is the main line of each thread.
 307  * This is really a static local func....
 308  * Note: As the POSIX compatibility layer is not thread safe
 309  * this function can not open or create any files or sockets until
 310  * loc_RunThisThread() is called
 311  */
 312 static void
 313 empth_threadMain(void *pvData)
 314 {
 315     empth_t *pThread = pvData;
 316
 317     /* Out of here... */
 318     if (!pvData)
 319         return;
 320
 321     /* Store pThread on this thread. */
 322     TlsSetValue(dwTLSIndex, pvData);
 323
 324     /* Get the ID of the thread. */
 325     pThread->ulThreadID = GetCurrentThreadId();
 326
 327     /* Signal that the thread has started. */
 328     SetEvent(hThreadStartEvent);
 329
 330     /* Switch to this thread context */
 331     loc_RunThisThread(NULL);
 332
 333     /* Run the thread. */
 334     if (pThread->pfnEntry)
 335         pThread->pfnEntry(pThread->pvUserData);
 336
 337     /* Kill the thread. */
 338     empth_exit();
 339 }
 340
 341 /************************
 342  * empth_init
 343  *
 344  * Initialize the thread environment.
 345  *
 346  * This is called from the program main line.
 347  */
 348 int
 349 empth_init(void **ctx_ptr, int flags)
 350 {
 351     empth_t *pThread = NULL;
 352
 353     ulTickAtStart = GetTickCount();
 354     ppvUserData = ctx_ptr;
 355     global_flags = flags;
 356     dwTLSIndex = TlsAlloc();
 357
 358     /* Create the thread mutex. */
 359     /* Initally unowned. */
 360     hThreadMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
 361     if (!hThreadMutex) {
 362         logerror("Failed to create mutex %lu", GetLastError());
 363         return 0;
 364     }
 365
 366     /* Create the thread start event. */
 367     /* Automatic state reset. */
 368     hThreadStartEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
 369     if (!hThreadStartEvent) {
 370         logerror("Failed to create start event %lu", GetLastError());
 371         return 0;
 372     }
 373
 374     /* Create the shutdown event for the main thread. */
 375     /* Manual reset */
 376     hShutdownEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
 377     if (!hShutdownEvent) {
 378         logerror("Failed to create shutdown event %lu", GetLastError());
 379         return 0;
 380     }
 381     SetConsoleCtrlHandler(loc_Exit_Handler, TRUE);
 382
 383     /* Create the global Thread context. */
 384     pThread = malloc(sizeof(*pThread));
 385     if (!pThread) {
 386         logerror("not enough memory to create main thread.");
 387         return 0;
 388     }
 389     memset(pThread, 0, sizeof(*pThread));
 390
 391     pThread->szName = strdup("Main");
 392     pThread->ulThreadID = GetCurrentThreadId();
 393     pThread->bMainThread = TRUE;
 394
 395     TlsSetValue(dwTLSIndex, pThread);
 396
 397     /* Make this the running thread. */
 398     loc_RunThisThread(NULL);
 399
 400     logerror("NT pthreads initialized");
 401     return 0;
 402 }
 403
 404
 405 /************************
 406  * empth_create
 407  *
 408  * Create a new thread.
 409  *
 410  * entry - entry point function for thread.
 411  * size  - stack size.
 412  * flags - debug control.
 413  *           LWP_STACKCHECK  - not needed
 414  * name  - name of the thread, for debug.
 415  * ud    - "user data".  The "ctx_ptr" gets this value
 416  *         when the thread is active.
 417  *         It is also passed to the entry function...
 418  */
 419 empth_t *
 420 empth_create(void (*entry)(void *), int size, int flags,
 421              char *name, void *ud)
 422 {
 423     empth_t *pThread = NULL;
 424
 425     loc_debug("creating new thread %s", name);
 426
 427     pThread = malloc(sizeof(*pThread));
 428     if (!pThread) {
 429         logerror("not enough memory to create thread %s", name);
 430         return NULL;
 431     }
 432     memset(pThread, 0, sizeof(*pThread));
 433
 434     pThread->szName = strdup(name);
 435     pThread->pvUserData = ud;
 436     pThread->pfnEntry = entry;
 437     pThread->bMainThread = FALSE;
 438
 439     /* Create thread event, auto reset. */
 440     pThread->hThreadEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
 441
 442     if (size < loc_MIN_THREAD_STACK)
 443         size = loc_MIN_THREAD_STACK;
 444
 445     pThread->ulThreadID = _beginthread(empth_threadMain, size, pThread);
 446     if (pThread->ulThreadID == 1L || pThread->ulThreadID == 0L) {
 447         logerror("can not create thread: %s: %s", name, strerror(errno));
 448         goto bad;
 449     }
 450
 451     loc_debug("new thread id is %ld", pThread->ulThreadID);
 452     empth_yield();
 453     return pThread;
 454
 455 bad:
 456     if (pThread) {
 457         loc_FreeThreadInfo(pThread);
 458     }
 459     return NULL;
 460 }
 461
 462
 463 /************************
 464  * empth_self
 465  */
 466 empth_t *
 467 empth_self(void)
 468 {
 469     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 470
 471     return pThread;
 472 }
 473
 474 /************************
 475  * empth_name
 476  */
 477 char *
 478 empth_name(empth_t *thread)
 479 {
 480     return thread->szName;
 481 }
 482
 483 /************************
 484  * empth_set_name
 485  * Set the thread name
 486  */
 487 void
 488 empth_set_name(empth_t *thread, char *name)
 489 {
 490     if (thread->szName != NULL)
 491         free(thread->szName);
 492     thread->szName = strdup(name);
 493 }
 494
 495 /************************
 496  * empth_exit
 497  */
 498 void
 499 empth_exit(void)
 500 {
 501     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 502
 503     loc_debug("empth_exit");
 504     loc_BlockThisThread();
 505
 506     TlsSetValue(dwTLSIndex, NULL);
 507     loc_FreeThreadInfo(pThread);
 508     _endthread();
 509 }
 510
 511 /************************
 512  * empth_yield
 513  *
 514  * Yield processing to another thread.
 515  */
 516 void
 517 empth_yield(void)
 518 {
 519     loc_BlockThisThread();
 520     Sleep(0);
 521     loc_RunThisThread(NULL);
 522 }
 523
 524 /************************
 525  * empth_select
 526  *
 527  * Do a select on the given file.
 528  * Wait for IO on it.
 529  *
 530  * This would be one of the main functions used within gen\io.c
 531  */
 532 int
 533 empth_select(int fd, int flags, struct timeval *timeout)
 534 {
 535     SOCKET sock;
 536     WSAEVENT hEventObject[2];
 537     long events;
 538     DWORD result, msec;
 539     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 540     int res;
 541
 542     loc_debug("%s select on %d",
 543               flags == EMPTH_FD_READ ? "read" : "write", fd);
 544     loc_BlockThisThread();
 545
 546     hEventObject[0] = WSACreateEvent();
 547     hEventObject[1] = pThread->hThreadEvent;
 548
 549     sock = w32_fd2socket(fd);
 550     CANT_HAPPEN(sock == (SOCKET)-1);
 551
 552     events = 0;
 553     if (flags & EMPTH_FD_READ)
 554         events |= FD_READ | FD_ACCEPT | FD_CLOSE;
 555     if (flags & EMPTH_FD_WRITE)
 556         events |= FD_WRITE | FD_CLOSE;
 557     WSAEventSelect(sock, hEventObject[0], events);
 558
 559     if (timeout)
 560         msec = timeout->tv_sec * 1000L + timeout->tv_usec / 1000L;
 561     else
 562         msec = WSA_INFINITE;
 563     result = WSAWaitForMultipleEvents(2, hEventObject, FALSE, msec, FALSE);
 564
 565     switch (result) {
 566     case WSA_WAIT_EVENT_0:
 567         res = 1;
 568         break;
 569     case WSA_WAIT_EVENT_0 + 1:
 570     case WSA_WAIT_TIMEOUT:
 571         res = 0;
 572         break;
 573     case WSA_WAIT_FAILED:
 574         w32_set_winsock_errno();
 575         res = -1;
 576         break;
 577     default:
 578         CANT_REACH();
 579         errno = EINVAL;
 580         res = -1;
 581     }
 582
 583     WSAEventSelect(sock, hEventObject[0], 0);
 584
 585     WSACloseEvent(hEventObject[0]);
 586
 587     loc_RunThisThread(NULL);
 588     return res;
 589 }
 590
 591 /************************
 592  * empth_wakeup
 593  *
 594  * Wake up the specified thread.
 595  */
 596 void
 597 empth_wakeup(empth_t *pThread)
 598 {
 599     loc_debug("waking up thread %s", pThread->szName);
 600
 601     /* Let it run if it is blocked... */
 602     SetEvent(pThread->hThreadEvent);
 603 }
 604
 605 /************************
 606  * empth_sleep
 607  *
 608  * Put the given thread to sleep...
 609  */
 610 int
 611 empth_sleep(time_t until)
 612 {
 613     time_t now;
 614     long lSec;
 615     empth_t *pThread = TlsGetValue(dwTLSIndex);
 616     DWORD result;
 617
 618     loc_BlockThisThread();
 619
 620     do {
 621         now = time(NULL);
 622         lSec = until >= now ? until - now : 0;
 623         loc_debug("going to sleep %ld sec", lSec);
 624         result = WaitForSingleObject(pThread->hThreadEvent, lSec * 1000L);
 625     } while (result != WAIT_TIMEOUT && result != WAIT_OBJECT_0);
 626
 627     loc_debug("sleep done. Waiting to run.");
 628     loc_RunThisThread(NULL);
 629
 630     return result == WAIT_TIMEOUT ? 0 : -1;
 631 }
 632
 633 /************************
 634  * empth_request_shutdown
 635  *
 636  * This wakes up empth_wait_for_signal() so shutdown can proceed.
 637  * This is done by signalling hShutdownEvent.
 638  */
 639 void
 640 empth_request_shutdown(void)
 641 {
 642     SetEvent(hShutdownEvent);
 643 }
 644
 645 int
 646 empth_wait_for_signal(void)
 647 {
 648     loc_BlockThisThread();
 649     loc_RunThisThread(hShutdownEvent);
 650     return SIGTERM;
 651 }
 652
 653 empth_rwlock_t *
 654 empth_rwlock_create(char *name)
 655 {
 656     empth_rwlock_t *rwlock;
 657
 658     rwlock = malloc(sizeof(*rwlock));
 659     if (!rwlock)
 660         return NULL;
 661
 662     memset(rwlock, 0, sizeof(*rwlock));
 663     rwlock->name = strdup(name);
 664
 665     if ((rwlock->can_read = CreateEvent(NULL, TRUE, TRUE, NULL)) == NULL) {
 666         logerror("rwlock_create: failed to create reader event %s at %s:%d",
 667                  name, __FILE__, __LINE__);
 668         free(rwlock->name);
 669         free(rwlock);
 670         return NULL;
 671     }
 672
 673     if ((rwlock->can_write = CreateEvent(NULL, FALSE, TRUE, NULL)) == NULL) {
 674         logerror("rwlock_create: failed to create writer event %s at %s:%d",
 675                  name, __FILE__, __LINE__);
 676         free(rwlock->name);
 677         CloseHandle(rwlock->can_read);
 678         free(rwlock);
 679         return NULL;
 680     }
 681     return rwlock;
 682 }
 683
 684 void
 685 empth_rwlock_destroy(empth_rwlock_t *rwlock)
 686 {
 687     if (CANT_HAPPEN(rwlock->nread || rwlock->nwrite))
 688         return;
 689     if (rwlock->name != NULL)
 690         free(rwlock->name);
 691     CloseHandle(rwlock->can_read);
 692     CloseHandle(rwlock->can_write);
 693     free(rwlock);
 694 }
 695
 696 void
 697 empth_rwlock_wrlock(empth_rwlock_t *rwlock)
 698 {
 699     /* block any new readers */
 700     ResetEvent(rwlock->can_read);
 701     rwlock->nwrite++;
 702     loc_BlockThisThread();
 703     loc_RunThisThread(rwlock->can_write);
 704     CANT_HAPPEN(rwlock->nread != 0);
 705 }
 706
 707 void
 708 empth_rwlock_rdlock(empth_rwlock_t *rwlock)
 709 {
 710     loc_BlockThisThread();
 711     loc_RunThisThread(rwlock->can_read);
 712     ResetEvent(rwlock->can_write);
 713     rwlock->nread++;
 714 }
 715
 716 void
 717 empth_rwlock_unlock(empth_rwlock_t *rwlock)
 718 {
 719     if (CANT_HAPPEN(!rwlock->nread && !rwlock->nwrite))
 720         return;
 721     if (rwlock->nread) {        /* holding read lock */
 722         rwlock->nread--;
 723         if (rwlock->nread == 0)
 724             SetEvent(rwlock->can_write);
 725     } else {
 726         rwlock->nwrite--;
 727         SetEvent(rwlock->can_write);
 728     }
 729     if (rwlock->nwrite == 0)
 730         SetEvent(rwlock->can_read);
 731 }