mono/metadata/threadpool.c

   1 /*
   2  * threadpool.c: global thread pool
   3  *
   4  * Authors:
   5  *   Dietmar Maurer (dietmar@ximian.com)
   6  *   Gonzalo Paniagua Javier (gonzalo@ximian.com)
   7  *
   8  * (C) 2001-2003 Ximian, Inc.
   9  * (c) 2004,2005 Novell, Inc. (http://www.novell.com)
  10  */
  11
  12 #include <config.h>
  13 #include <glib.h>
  14
  15 #ifdef PLATFORM_WIN32
  16 #define WINVER 0x0500
  17 #define _WIN32_WINNT 0x0500
  18 #endif
  19
  20 #define THREADS_PER_CPU 5 /* 20 + THREADS_PER_CPU * number of CPUs */
  21
  22 #include <mono/metadata/domain-internals.h>
  23 #include <mono/metadata/tabledefs.h>
  24 #include <mono/metadata/threads.h>
  25 #include <mono/metadata/threads-types.h>
  26 #include <mono/metadata/threadpool-internals.h>
  27 #include <mono/metadata/exception.h>
  28 #include <mono/metadata/file-io.h>
  29 #include <mono/metadata/monitor.h>
  30 #include <mono/metadata/marshal.h>
  31 #include <mono/metadata/socket-io.h>
  32 #include <mono/io-layer/io-layer.h>
  33 #include <mono/os/gc_wrapper.h>
  34 #include <errno.h>
  35 #include <sys/time.h>
  36 #include <sys/types.h>
  37 #include <fcntl.h>
  38 #include <unistd.h>
  39 #include <string.h>
  40
  41 #include <mono/utils/mono-poll.h>
  42 #ifdef HAVE_EPOLL
  43 #include <sys/epoll.h>
  44 #endif
  45
  46 #include "mono/io-layer/socket-wrappers.h"
  47
  48 #include "threadpool.h"
  49
  50 #define THREAD_WANTS_A_BREAK(t) ((t->state & (ThreadState_StopRequested | \
  51                                                 ThreadState_SuspendRequested)) != 0)
  52
  53 #undef EPOLL_DEBUG
  54
  55 /* maximum number of worker threads */
  56 static int mono_max_worker_threads;
  57 static int mono_min_worker_threads;
  58 static int mono_io_max_worker_threads;
  59
  60 /* current number of worker threads */
  61 static int mono_worker_threads = 0;
  62 static int io_worker_threads = 0;
  63
  64 /* current number of busy threads */
  65 static int busy_worker_threads = 0;
  66 static int busy_io_worker_threads;
  67
  68 /* mono_thread_pool_init called */
  69 static int tp_inited;
  70
  71 /* we use this to store a reference to the AsyncResult to avoid GC */
  72 static MonoGHashTable *ares_htable = NULL;
  73
  74 static CRITICAL_SECTION ares_lock;
  75 static CRITICAL_SECTION io_queue_lock;
  76 static int pending_io_items;
  77
  78 typedef struct {
  79         CRITICAL_SECTION io_lock; /* access to sock_to_state */
  80         int inited;
  81         int pipe [2];
  82         GHashTable *sock_to_state;
  83
  84         HANDLE new_sem; /* access to newpfd and write side of the pipe */
  85         mono_pollfd *newpfd;
  86         gboolean epoll_disabled;
  87 #ifdef HAVE_EPOLL
  88         int epollfd;
  89 #endif
  90 } SocketIOData;
  91
  92 static SocketIOData socket_io_data;
  93
  94 /* we append a job */
  95 static HANDLE job_added;
  96 static HANDLE io_job_added;
  97
  98 /* Keep in sync with the System.MonoAsyncCall class which provides GC tracking */
  99 typedef struct {
 100         MonoObject         object;
 101         MonoMethodMessage *msg;
 102         MonoMethod        *cb_method;
 103         MonoDelegate      *cb_target;
 104         MonoObject        *state;
 105         MonoObject        *res;
 106         MonoArray         *out_args;
 107         /* This is a HANDLE, we use guint64 so the managed object layout remains constant */
 108         guint64           wait_event;
 109 } ASyncCall;
 110
 111 static void async_invoke_thread (gpointer data);
 112 static void append_job (CRITICAL_SECTION *cs, GList **plist, gpointer ar);
 113 static void start_thread_or_queue (MonoAsyncResult *ares);
 114 static void mono_async_invoke (MonoAsyncResult *ares);
 115 static gpointer dequeue_job (CRITICAL_SECTION *cs, GList **plist);
 116
 117 static GList *async_call_queue = NULL;
 118 static GList *async_io_queue = NULL;
 119
 120 static MonoClass *async_call_klass;
 121 static MonoClass *socket_async_call_klass;
 122
 123 #define INIT_POLLFD(a, b, c) {(a)->fd = b; (a)->events = c; (a)->revents = 0;}
 124 enum {
 125         AIO_OP_FIRST,
 126         AIO_OP_ACCEPT = 0,
 127         AIO_OP_CONNECT,
 128         AIO_OP_RECEIVE,
 129         AIO_OP_RECEIVEFROM,
 130         AIO_OP_SEND,
 131         AIO_OP_SENDTO,
 132         AIO_OP_RECV_JUST_CALLBACK,
 133         AIO_OP_SEND_JUST_CALLBACK,
 134         AIO_OP_LAST
 135 };
 136
 137 static void
 138 socket_io_cleanup (SocketIOData *data)
 139 {
 140         gint release;
 141
 142         if (data->inited == 0)
 143                 return;
 144
 145         EnterCriticalSection (&data->io_lock);
 146         data->inited = 0;
 147 #ifdef PLATFORM_WIN32
 148         closesocket (data->pipe [0]);
 149         closesocket (data->pipe [1]);
 150 #else
 151         close (data->pipe [0]);
 152         close (data->pipe [1]);
 153 #endif
 154         data->pipe [0] = -1;
 155         data->pipe [1] = -1;
 156         if (data->new_sem)
 157                 CloseHandle (data->new_sem);
 158         data->new_sem = NULL;
 159         g_hash_table_destroy (data->sock_to_state);
 160         data->sock_to_state = NULL;
 161         g_list_free (async_io_queue);
 162         async_io_queue = NULL;
 163         release = (gint) InterlockedCompareExchange (&io_worker_threads, 0, -1);
 164         if (io_job_added)
 165                 ReleaseSemaphore (io_job_added, release, NULL);
 166         g_free (data->newpfd);
 167         data->newpfd = NULL;
 168 #ifdef HAVE_EPOLL
 169         if (FALSE == data->epoll_disabled)
 170                 close (data->epollfd);
 171 #endif
 172         LeaveCriticalSection (&data->io_lock);
 173 }
 174
 175 static int
 176 get_event_from_state (MonoSocketAsyncResult *state)
 177 {
 178         switch (state->operation) {
 179         case AIO_OP_ACCEPT:
 180         case AIO_OP_RECEIVE:
 181         case AIO_OP_RECV_JUST_CALLBACK:
 182         case AIO_OP_RECEIVEFROM:
 183                 return MONO_POLLIN;
 184         case AIO_OP_SEND:
 185         case AIO_OP_SEND_JUST_CALLBACK:
 186         case AIO_OP_SENDTO:
 187         case AIO_OP_CONNECT:
 188                 return MONO_POLLOUT;
 189         default: /* Should never happen */
 190                 g_print ("get_event_from_state: unknown value in switch!!!\n");
 191                 return 0;
 192         }
 193 }
 194
 195 static int
 196 get_events_from_list (GSList *list)
 197 {
 198         MonoSocketAsyncResult *state;
 199         int events = 0;
 200
 201         while (list && list->data) {
 202                 state = (MonoSocketAsyncResult *) list->data;
 203                 events |= get_event_from_state (state);
 204                 list = list->next;
 205         }
 206
 207         return events;
 208 }
 209
 210 #define ICALL_RECV(x)   ves_icall_System_Net_Sockets_Socket_Receive_internal (\
 211                                 (SOCKET) x->handle, x->buffer, x->offset, x->size,\
 212                                  x->socket_flags, &x->error);
 213
 214 #define ICALL_SEND(x)   ves_icall_System_Net_Sockets_Socket_Send_internal (\
 215                                 (SOCKET) x->handle, x->buffer, x->offset, x->size,\
 216                                  x->socket_flags, &x->error);
 217
 218 static void
 219 async_invoke_io_thread (gpointer data)
 220 {
 221         MonoDomain *domain;
 222         MonoThread *thread;
 223         thread = mono_thread_current ();
 224         thread->threadpool_thread = TRUE;
 225         ves_icall_System_Threading_Thread_SetState (thread, ThreadState_Background);
 226
 227         for (;;) {
 228                 MonoSocketAsyncResult *state;
 229                 MonoAsyncResult *ar;
 230
 231                 state = (MonoSocketAsyncResult *) data;
 232                 if (state) {
 233                         InterlockedDecrement (&pending_io_items);
 234                         ar = state->ares;
 235                         /* worker threads invokes methods in different domains,
 236                          * so we need to set the right domain here */
 237                         switch (state->operation) {
 238                         case AIO_OP_RECEIVE:
 239                                 state->total = ICALL_RECV (state);
 240                                 break;
 241                         case AIO_OP_SEND:
 242                                 state->total = ICALL_SEND (state);
 243                                 break;
 244                         }
 245
 246                         domain = ((MonoObject *)ar)->vtable->domain;
 247                         mono_thread_push_appdomain_ref (domain);
 248                         if (mono_domain_set (domain, FALSE)) {
 249                                 ASyncCall *ac;
 250
 251                                 mono_async_invoke (ar);
 252                                 ac = (ASyncCall *) ar->object_data;
 253                                 /*
 254                                 if (ac->msg->exc != NULL)
 255                                         mono_unhandled_exception (ac->msg->exc);
 256                                 */
 257                                 mono_domain_set (mono_get_root_domain (), TRUE);
 258                         }
 259                         mono_thread_pop_appdomain_ref ();
 260                         InterlockedDecrement (&busy_io_worker_threads);
 261                 }
 262
 263                 data = dequeue_job (&io_queue_lock, &async_io_queue);
 264
 265                 if (!data) {
 266                         guint32 wr;
 267                         int timeout = 10000;
 268                         guint32 start_time = GetTickCount ();
 269
 270                         do {
 271                                 wr = WaitForSingleObjectEx (io_job_added, (guint32)timeout, TRUE);
 272                                 if (THREAD_WANTS_A_BREAK (thread))
 273                                         mono_thread_interruption_checkpoint ();
 274
 275                                 timeout -= GetTickCount () - start_time;
 276
 277                                 if (wr != WAIT_TIMEOUT)
 278                                         data = dequeue_job (&io_queue_lock, &async_io_queue);
 279                         }
 280                         while (!data && timeout > 0);
 281                 }
 282
 283                 if (!data) {
 284                         if (InterlockedDecrement (&io_worker_threads) < 2) {
 285                                 /* If we have pending items, keep the thread alive */
 286                                 if (InterlockedCompareExchange (&pending_io_items, 0, 0) != 0) {
 287                                         InterlockedIncrement (&io_worker_threads);
 288                                         continue;
 289                                 }
 290                         }
 291                         return;
 292                 }
 293
 294                 InterlockedIncrement (&busy_io_worker_threads);
 295         }
 296
 297         g_assert_not_reached ();
 298 }
 299
 300 static void
 301 start_io_thread_or_queue (MonoSocketAsyncResult *ares)
 302 {
 303         int busy, worker;
 304         MonoDomain *domain;
 305
 306         busy = (int) InterlockedCompareExchange (&busy_io_worker_threads, 0, -1);
 307         worker = (int) InterlockedCompareExchange (&io_worker_threads, 0, -1);
 308         if (worker <= ++busy &&
 309             worker < mono_io_max_worker_threads) {
 310                 InterlockedIncrement (&busy_io_worker_threads);
 311                 InterlockedIncrement (&io_worker_threads);
 312                 domain = ((ares) ? ((MonoObject *) ares)->vtable->domain : mono_domain_get ());
 313                 mono_thread_create (mono_get_root_domain (), async_invoke_io_thread, ares);
 314         } else {
 315                 append_job (&io_queue_lock, &async_io_queue, ares);
 316                 ReleaseSemaphore (io_job_added, 1, NULL);
 317         }
 318 }
 319
 320 static GSList *
 321 process_io_event (GSList *list, int event)
 322 {
 323         MonoSocketAsyncResult *state;
 324         GSList *oldlist;
 325
 326         oldlist = list;
 327         state = NULL;
 328         while (list) {
 329                 state = (MonoSocketAsyncResult *) list->data;
 330                 if (get_event_from_state (state) == event)
 331                         break;
 332
 333                 list = list->next;
 334         }
 335
 336         if (list != NULL) {
 337                 oldlist = g_slist_remove_link (oldlist, list);
 338                 g_slist_free_1 (list);
 339 #ifdef EPOLL_DEBUG
 340                 g_print ("Dispatching event %d on socket %d\n", event, state->handle);
 341 #endif
 342                 InterlockedIncrement (&pending_io_items);
 343                 start_io_thread_or_queue (state);
 344         }
 345
 346         return oldlist;
 347 }
 348
 349 static int
 350 mark_bad_fds (mono_pollfd *pfds, int nfds)
 351 {
 352         int i, ret;
 353         mono_pollfd *pfd;
 354         int count = 0;
 355
 356         for (i = 0; i < nfds; i++) {
 357                 pfd = &pfds [i];
 358                 if (pfd->fd == -1)
 359                         continue;
 360
 361                 ret = mono_poll (pfd, 1, 0);
 362                 if (ret == -1 && errno == EBADF) {
 363                         pfd->revents |= MONO_POLLNVAL;
 364                         count++;
 365                 } else if (ret == 1) {
 366                         count++;
 367                 }
 368         }
 369
 370         return count;
 371 }
 372
 373 static void
 374 socket_io_poll_main (gpointer p)
 375 {
 376 #define INITIAL_POLLFD_SIZE     1024
 377 #define POLL_ERRORS (MONO_POLLERR | MONO_POLLHUP | MONO_POLLNVAL)
 378         SocketIOData *data = p;
 379         mono_pollfd *pfds;
 380         gint maxfd = 1;
 381         gint allocated;
 382         gint i;
 383         MonoThread *thread;
 384
 385         thread = mono_thread_current ();
 386         thread->threadpool_thread = TRUE;
 387         ves_icall_System_Threading_Thread_SetState (thread, ThreadState_Background);
 388
 389         allocated = INITIAL_POLLFD_SIZE;
 390         pfds = g_new0 (mono_pollfd, allocated);
 391         INIT_POLLFD (pfds, data->pipe [0], MONO_POLLIN);
 392         for (i = 1; i < allocated; i++)
 393                 INIT_POLLFD (&pfds [i], -1, 0);
 394
 395         while (1) {
 396                 int nsock = 0;
 397                 mono_pollfd *pfd;
 398                 char one [1];
 399                 GSList *list;
 400
 401                 do {
 402                         if (nsock == -1) {
 403                                 if (THREAD_WANTS_A_BREAK (thread))
 404                                         mono_thread_interruption_checkpoint ();
 405                         }
 406
 407                         nsock = mono_poll (pfds, maxfd, -1);
 408                 } while (nsock == -1 && errno == EINTR);
 409
 410                 /*
 411                  * Apart from EINTR, we only check EBADF, for the rest:
 412                  *  EINVAL: mono_poll() 'protects' us from descriptor
 413                  *      numbers above the limit if using select() by marking
 414                  *      then as MONO_POLLERR.  If a system poll() is being
 415                  *      used, the number of descriptor we're passing will not
 416                  *      be over sysconf(_SC_OPEN_MAX), as the error would have
 417                  *      happened when opening.
 418                  *
 419                  *  EFAULT: we own the memory pointed by pfds.
 420                  *  ENOMEM: we're doomed anyway
 421                  *
 422                  */
 423
 424                 if (nsock == -1 && errno == EBADF) {
 425                         pfds->revents = 0; /* Just in case... */
 426                         nsock = mark_bad_fds (pfds, maxfd);
 427                 }
 428
 429                 if ((pfds->revents & POLL_ERRORS) != 0) {
 430                         /* We're supposed to die now, as the pipe has been closed */
 431                         g_free (pfds);
 432                         socket_io_cleanup (data);
 433                         return;
 434                 }
 435
 436                 /* Got a new socket */
 437                 if ((pfds->revents & MONO_POLLIN) != 0) {
 438                         int nread;
 439
 440                         for (i = 1; i < allocated; i++) {
 441                                 pfd = &pfds [i];
 442                                 if (pfd->fd == -1 || pfd->fd == data->newpfd->fd)
 443                                         break;
 444                         }
 445
 446                         if (i == allocated) {
 447                                 mono_pollfd *oldfd;
 448
 449                                 oldfd = pfds;
 450                                 i = allocated;
 451                                 allocated = allocated * 2;
 452                                 pfds = g_renew (mono_pollfd, oldfd, allocated);
 453                                 g_free (oldfd);
 454                                 for (; i < allocated; i++)
 455                                         INIT_POLLFD (&pfds [i], -1, 0);
 456                         }
 457 #ifndef PLATFORM_WIN32
 458                         nread = read (data->pipe [0], one, 1);
 459 #else
 460                         nread = recv ((SOCKET) data->pipe [0], one, 1, 0);
 461 #endif
 462                         if (nread <= 0) {
 463                                 g_free (pfds);
 464                                 return; /* we're closed */
 465                         }
 466
 467                         INIT_POLLFD (&pfds [i], data->newpfd->fd, data->newpfd->events);
 468                         ReleaseSemaphore (data->new_sem, 1, NULL);
 469                         if (i >= maxfd)
 470                                 maxfd = i + 1;
 471                         nsock--;
 472                 }
 473
 474                 if (nsock == 0)
 475                         continue;
 476
 477                 EnterCriticalSection (&data->io_lock);
 478                 if (data->inited == 0) {
 479                         g_free (pfds);
 480                         return; /* cleanup called */
 481                 }
 482
 483                 for (i = 1; i < maxfd && nsock > 0; i++) {
 484                         pfd = &pfds [i];
 485                         if (pfd->fd == -1 || pfd->revents == 0)
 486                                 continue;
 487
 488                         nsock--;
 489                         list = g_hash_table_lookup (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (pfd->fd));
 490                         if (list != NULL && (pfd->revents & (MONO_POLLIN | POLL_ERRORS)) != 0) {
 491                                 list = process_io_event (list, MONO_POLLIN);
 492                         }
 493
 494                         if (list != NULL && (pfd->revents & (MONO_POLLOUT | POLL_ERRORS)) != 0) {
 495                                 list = process_io_event (list, MONO_POLLOUT);
 496                         }
 497
 498                         if (list != NULL) {
 499                                 g_hash_table_replace (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (pfd->fd), list);
 500                                 pfd->events = get_events_from_list (list);
 501                         } else {
 502                                 g_hash_table_remove (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (pfd->fd));
 503                                 pfd->fd = -1;
 504                                 if (i == maxfd - 1)
 505                                         maxfd--;
 506                         }
 507                 }
 508                 LeaveCriticalSection (&data->io_lock);
 509         }
 510 }
 511
 512 #ifdef HAVE_EPOLL
 513 #define EPOLL_ERRORS (EPOLLERR | EPOLLHUP)
 514 static void
 515 socket_io_epoll_main (gpointer p)
 516 {
 517         SocketIOData *data;
 518         int epollfd;
 519         MonoThread *thread;
 520         struct epoll_event *events, *evt;
 521         const int nevents = 512;
 522         int ready = 0, i;
 523
 524         data = p;
 525         epollfd = data->epollfd;
 526         thread = mono_thread_current ();
 527         thread->threadpool_thread = TRUE;
 528         ves_icall_System_Threading_Thread_SetState (thread, ThreadState_Background);
 529         events = g_new0 (struct epoll_event, nevents);
 530
 531         while (1) {
 532                 do {
 533                         if (ready == -1) {
 534                                 if (THREAD_WANTS_A_BREAK (thread))
 535                                         mono_thread_interruption_checkpoint ();
 536                         }
 537 #ifdef EPOLL_DEBUG
 538                         g_print ("epoll_wait init\n");
 539 #endif
 540                         ready = epoll_wait (epollfd, events, nevents, -1);
 541 #ifdef EPOLL_DEBUG
 542                         {
 543                         int err = errno;
 544                         g_print ("epoll_wait end with %d ready sockets (%d %s).\n", ready, err, (err) ? g_strerror (err) : "");
 545                         errno = err;
 546                         }
 547 #endif
 548                 } while (ready == -1 && errno == EINTR);
 549
 550                 if (ready == -1) {
 551                         int err = errno;
 552                         g_free (events);
 553                         if (err != EBADF)
 554                                 g_warning ("epoll_wait: %d %s\n", err, g_strerror (err));
 555
 556                         close (epollfd);
 557                         return;
 558                 }
 559
 560                 EnterCriticalSection (&data->io_lock);
 561                 if (data->inited == 0) {
 562 #ifdef EPOLL_DEBUG
 563                         g_print ("data->inited == 0\n");
 564 #endif
 565                         g_free (events);
 566                         close (epollfd);
 567                         return; /* cleanup called */
 568                 }
 569
 570                 for (i = 0; i < ready; i++) {
 571                         int fd;
 572                         GSList *list;
 573
 574                         evt = &events [i];
 575                         fd = evt->data.fd;
 576                         list = g_hash_table_lookup (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (fd));
 577 #ifdef EPOLL_DEBUG
 578                         g_print ("Event %d on %d list length: %d\n", evt->events, fd, g_slist_length (list));
 579 #endif
 580                         if (list != NULL && (evt->events & (EPOLLIN | EPOLL_ERRORS)) != 0) {
 581                                 list = process_io_event (list, MONO_POLLIN);
 582                         }
 583
 584                         if (list != NULL && (evt->events & (EPOLLOUT | EPOLL_ERRORS)) != 0) {
 585                                 list = process_io_event (list, MONO_POLLOUT);
 586                         }
 587
 588                         if (list != NULL) {
 589                                 g_hash_table_replace (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (fd), list);
 590                                 evt->events = get_events_from_list (list);
 591 #ifdef EPOLL_DEBUG
 592                                 g_print ("MOD %d to %d\n", fd, evt->events);
 593 #endif
 594                                 if (epoll_ctl (epollfd, EPOLL_CTL_MOD, fd, evt)) {
 595                                         if (epoll_ctl (epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, evt) == -1) {
 596 #ifdef EPOLL_DEBUG
 597                                                 int err = errno;
 598                                                 g_message ("epoll_ctl(MOD): %d %s fd: %d events: %d", err, g_strerror (err), fd, evt->events);
 599                                                 errno = err;
 600 #endif
 601                                         }
 602                                 }
 603                         } else {
 604                                 g_hash_table_remove (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (fd));
 605 #ifdef EPOLL_DEBUG
 606                                 g_print ("DEL %d\n", fd);
 607 #endif
 608                                 epoll_ctl (epollfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, evt);
 609                         }
 610                 }
 611                 LeaveCriticalSection (&data->io_lock);
 612         }
 613 }
 614 #endif
 615
 616 /*
 617  * select/poll wake up when a socket is closed, but epoll just removes
 618  * the socket from its internal list without notification.
 619  */
 620 void
 621 mono_thread_pool_remove_socket (int sock)
 622 {
 623 #ifdef HAVE_EPOLL
 624         GSList *list, *next;
 625         MonoSocketAsyncResult *state;
 626
 627         if (socket_io_data.epoll_disabled == TRUE || socket_io_data.inited == FALSE)
 628                 return;
 629
 630         EnterCriticalSection (&socket_io_data.io_lock);
 631         list = g_hash_table_lookup (socket_io_data.sock_to_state, GINT_TO_POINTER (sock));
 632         if (list) {
 633                 g_hash_table_remove (socket_io_data.sock_to_state, GINT_TO_POINTER (sock));
 634         }
 635         LeaveCriticalSection (&socket_io_data.io_lock);
 636
 637         while (list) {
 638                 state = (MonoSocketAsyncResult *) list->data;
 639                 if (state->operation == AIO_OP_RECEIVE)
 640                         state->operation = AIO_OP_RECV_JUST_CALLBACK;
 641                 else if (state->operation == AIO_OP_SEND)
 642                         state->operation = AIO_OP_SEND_JUST_CALLBACK;
 643
 644                 next = g_slist_remove_link (list, list);
 645                 list = process_io_event (list, MONO_POLLIN);
 646                 if (list)
 647                         process_io_event (list, MONO_POLLOUT);
 648
 649                 list = next;
 650         }
 651 #endif
 652 }
 653
 654 #ifdef PLATFORM_WIN32
 655 static void
 656 connect_hack (gpointer x)
 657 {
 658         struct sockaddr_in *addr = (struct sockaddr_in *) x;
 659         int count = 0;
 660
 661         while (connect ((SOCKET) socket_io_data.pipe [1], (SOCKADDR *) addr, sizeof (struct sockaddr_in))) {
 662                 Sleep (500);
 663                 if (++count > 3) {
 664                         g_warning ("Error initializing async. sockets %d.\n", WSAGetLastError ());
 665                         g_assert (WSAGetLastError ());
 666                 }
 667         }
 668 }
 669 #endif
 670
 671 static void
 672 socket_io_init (SocketIOData *data)
 673 {
 674 #ifdef PLATFORM_WIN32
 675         struct sockaddr_in server;
 676         struct sockaddr_in client;
 677         SOCKET srv;
 678         int len;
 679 #endif
 680         int inited;
 681
 682         inited = InterlockedCompareExchange (&data->inited, -1, -1);
 683         if (inited == 1)
 684                 return;
 685
 686         EnterCriticalSection (&data->io_lock);
 687         inited = InterlockedCompareExchange (&data->inited, -1, -1);
 688         if (inited == 1) {
 689                 LeaveCriticalSection (&data->io_lock);
 690                 return;
 691         }
 692
 693 #ifdef HAVE_EPOLL
 694         data->epoll_disabled = (g_getenv ("MONO_DISABLE_AIO") != NULL);
 695         if (FALSE == data->epoll_disabled) {
 696                 data->epollfd = epoll_create (256);
 697                 data->epoll_disabled = (data->epollfd == -1);
 698                 if (data->epoll_disabled && g_getenv ("MONO_DEBUG"))
 699                         g_message ("epoll_create() failed. Using plain poll().");
 700         } else {
 701                 data->epollfd = -1;
 702         }
 703 #else
 704         data->epoll_disabled = TRUE;
 705 #endif
 706
 707 #ifndef PLATFORM_WIN32
 708         if (data->epoll_disabled) {
 709                 if (pipe (data->pipe) != 0) {
 710                         int err = errno;
 711                         perror ("mono");
 712                         g_assert (err);
 713                 }
 714         } else {
 715                 data->pipe [0] = -1;
 716                 data->pipe [1] = -1;
 717         }
 718 #else
 719         srv = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 720         g_assert (srv != INVALID_SOCKET);
 721         data->pipe [1] = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 722         g_assert (data->pipe [1] != INVALID_SOCKET);
 723
 724         server.sin_family = AF_INET;
 725         server.sin_addr.s_addr = inet_addr ("127.0.0.1");
 726         server.sin_port = 0;
 727         if (bind (srv, (SOCKADDR *) &server, sizeof (server))) {
 728                 g_print ("%d\n", WSAGetLastError ());
 729                 g_assert (1 != 0);
 730         }
 731
 732         len = sizeof (server);
 733         getsockname (srv, (SOCKADDR *) &server, &len);
 734         listen (srv, 1);
 735         mono_thread_create (mono_get_root_domain (), connect_hack, &server);
 736         len = sizeof (server);
 737         data->pipe [0] = accept (srv, (SOCKADDR *) &client, &len);
 738         g_assert (data->pipe [0] != INVALID_SOCKET);
 739         closesocket (srv);
 740 #endif
 741         mono_io_max_worker_threads = mono_max_worker_threads / 2;
 742         if (mono_io_max_worker_threads < 10)
 743                 mono_io_max_worker_threads = 10;
 744
 745         data->sock_to_state = g_hash_table_new (g_direct_hash, g_direct_equal);
 746
 747         if (data->epoll_disabled)
 748                 data->new_sem = CreateSemaphore (NULL, 1, 1, NULL);
 749         io_job_added = CreateSemaphore (NULL, 0, 0x7fffffff, NULL);
 750         InitializeCriticalSection (&io_queue_lock);
 751         if (data->epoll_disabled) {
 752                 mono_thread_create (mono_get_root_domain (), socket_io_poll_main, data);
 753         }
 754 #ifdef HAVE_EPOLL
 755         else {
 756                 mono_thread_create (mono_get_root_domain (), socket_io_epoll_main, data);
 757         }
 758 #endif
 759         InterlockedCompareExchange (&data->inited, 1, 0);
 760         LeaveCriticalSection (&data->io_lock);
 761 }
 762
 763 static void
 764 socket_io_add_poll (MonoSocketAsyncResult *state)
 765 {
 766         int events;
 767         char msg [1];
 768         GSList *list;
 769         SocketIOData *data = &socket_io_data;
 770
 771 #if defined(PLATFORM_MACOSX) || defined(PLATFORM_BSD6) || defined(PLATFORM_WIN32)
 772         /* select() for connect() does not work well on the Mac. Bug #75436. */
 773         /* Bug #77637 for the BSD 6 case */
 774         /* Bug #78888 for the Windows case */
 775         if (state->operation == AIO_OP_CONNECT && state->blocking == TRUE) {
 776                 start_io_thread_or_queue (state);
 777                 return;
 778         }
 779 #endif
 780         WaitForSingleObject (data->new_sem, INFINITE);
 781         if (data->newpfd == NULL)
 782                 data->newpfd = g_new0 (mono_pollfd, 1);
 783
 784         EnterCriticalSection (&data->io_lock);
 785         list = g_hash_table_lookup (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (state->handle));
 786         if (list == NULL) {
 787                 list = g_slist_alloc ();
 788                 list->data = state;
 789         } else {
 790                 list = g_slist_append (list, state);
 791         }
 792
 793         events = get_events_from_list (list);
 794         INIT_POLLFD (data->newpfd, GPOINTER_TO_INT (state->handle), events);
 795         g_hash_table_replace (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (state->handle), list);
 796         LeaveCriticalSection (&data->io_lock);
 797         *msg = (char) state->operation;
 798 #ifndef PLATFORM_WIN32
 799         write (data->pipe [1], msg, 1);
 800 #else
 801         send ((SOCKET) data->pipe [1], msg, 1, 0);
 802 #endif
 803 }
 804
 805 #ifdef HAVE_EPOLL
 806 static gboolean
 807 socket_io_add_epoll (MonoSocketAsyncResult *state)
 808 {
 809         GSList *list;
 810         SocketIOData *data = &socket_io_data;
 811         struct epoll_event event;
 812         int epoll_op, ievt;
 813         int fd;
 814
 815         memset (&event, 0, sizeof (struct epoll_event));
 816         fd = GPOINTER_TO_INT (state->handle);
 817         EnterCriticalSection (&data->io_lock);
 818         list = g_hash_table_lookup (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (fd));
 819         if (list == NULL) {
 820                 list = g_slist_alloc ();
 821                 list->data = state;
 822                 epoll_op = EPOLL_CTL_ADD;
 823         } else {
 824                 list = g_slist_append (list, state);
 825                 epoll_op = EPOLL_CTL_MOD;
 826         }
 827
 828         ievt = get_events_from_list (list);
 829         if ((ievt & MONO_POLLIN) != 0)
 830                 event.events |= EPOLLIN;
 831         if ((ievt & MONO_POLLOUT) != 0)
 832                 event.events |= EPOLLOUT;
 833
 834         g_hash_table_replace (data->sock_to_state, state->handle, list);
 835         event.data.fd = fd;
 836 #ifdef EPOLL_DEBUG
 837         g_print ("%s %d with %d\n", epoll_op == EPOLL_CTL_ADD ? "ADD" : "MOD", fd, event.events);
 838 #endif
 839         if (epoll_ctl (data->epollfd, epoll_op, fd, &event) == -1) {
 840                 int err = errno;
 841                 if (epoll_op == EPOLL_CTL_ADD && err == EEXIST) {
 842                         epoll_op = EPOLL_CTL_MOD;
 843                         if (epoll_ctl (data->epollfd, epoll_op, fd, &event) == -1) {
 844                                 g_message ("epoll_ctl(MOD): %d %s\n", err, g_strerror (err));
 845                         }
 846                 }
 847         }
 848
 849         LeaveCriticalSection (&data->io_lock);
 850         return TRUE;
 851 }
 852 #endif
 853
 854 static void
 855 socket_io_add (MonoAsyncResult *ares, MonoSocketAsyncResult *state)
 856 {
 857         socket_io_init (&socket_io_data);
 858         MONO_OBJECT_SETREF (state, ares, ares);
 859 #ifdef HAVE_EPOLL
 860         if (socket_io_data.epoll_disabled == FALSE) {
 861                 if (socket_io_add_epoll (state))
 862                         return;
 863         }
 864 #endif
 865         socket_io_add_poll (state);
 866 }
 867
 868 static gboolean
 869 socket_io_filter (MonoObject *target, MonoObject *state)
 870 {
 871         gint op;
 872         MonoSocketAsyncResult *sock_res = (MonoSocketAsyncResult *) state;
 873         MonoClass *klass;
 874
 875         if (target == NULL || state == NULL)
 876                 return FALSE;
 877
 878         if (socket_async_call_klass == NULL) {
 879                 klass = target->vtable->klass;
 880                 /* Check if it's SocketAsyncCall in System
 881                  * FIXME: check the assembly is signed correctly for extra care
 882                  */
 883                 if (klass->name [0] == 'S' && strcmp (klass->name, "SocketAsyncCall") == 0
 884                                 && strcmp (mono_image_get_name (klass->image), "System") == 0
 885                                 && klass->nested_in && strcmp (klass->nested_in->name, "Socket") == 0)
 886                         socket_async_call_klass = klass;
 887         }
 888
 889         /* return both when socket_async_call_klass has not been seen yet and when
 890          * the object is not an instance of the class.
 891          */
 892         if (target->vtable->klass != socket_async_call_klass)
 893                 return FALSE;
 894
 895         op = sock_res->operation;
 896         if (op < AIO_OP_FIRST || op >= AIO_OP_LAST)
 897                 return FALSE;
 898
 899         return TRUE;
 900 }
 901
 902 static void
 903 mono_async_invoke (MonoAsyncResult *ares)
 904 {
 905         ASyncCall *ac = (ASyncCall *)ares->object_data;
 906         MonoThread *thread = NULL;
 907
 908         if (ares->execution_context) {
 909                 /* use captured ExecutionContext (if available) */
 910                 thread = mono_thread_current ();
 911                 MONO_OBJECT_SETREF (ares, original_context, thread->execution_context);
 912                 MONO_OBJECT_SETREF (thread, execution_context, ares->execution_context);
 913         } else {
 914                 ares->original_context = NULL;
 915         }
 916
 917         ac->msg->exc = NULL;
 918         ac->res = mono_message_invoke (ares->async_delegate, ac->msg,
 919                                        &ac->msg->exc, &ac->out_args);
 920
 921         ares->completed = 1;
 922
 923         /* call async callback if cb_method != null*/
 924         if (ac->cb_method) {
 925                 MonoObject *exc = NULL;
 926                 void *pa = &ares;
 927                 mono_runtime_invoke (ac->cb_method, ac->cb_target, pa, &exc);
 928                 /* 'exc' will be the previous ac->msg->exc if not NULL and not
 929                  * catched. If catched, this will be set to NULL and the
 930                  * exception will not be printed. */
 931                 MONO_OBJECT_SETREF (ac->msg, exc, exc);
 932         }
 933
 934         /* restore original thread execution context if flow isn't suppressed, i.e. non null */
 935         if (ares->original_context) {
 936                 MONO_OBJECT_SETREF (thread, execution_context, ares->original_context);
 937                 ares->original_context = NULL;
 938         }
 939
 940         /* notify listeners */
 941         mono_monitor_enter ((MonoObject *) ares);
 942         if (ares->handle != NULL) {
 943                 ac->wait_event = (gsize)((MonoWaitHandle *) ares->handle)->handle;
 944                 SetEvent ((gpointer)(gsize)ac->wait_event);
 945         }
 946         mono_monitor_exit ((MonoObject *) ares);
 947
 948         EnterCriticalSection (&ares_lock);
 949         mono_g_hash_table_remove (ares_htable, ares);
 950         LeaveCriticalSection (&ares_lock);
 951 }
 952
 953 void
 954 mono_thread_pool_init ()
 955 {
 956         SYSTEM_INFO info;
 957         int threads_per_cpu = THREADS_PER_CPU;
 958
 959         if ((int) InterlockedCompareExchange (&tp_inited, 1, 0) == 1)
 960                 return;
 961
 962         MONO_GC_REGISTER_ROOT (ares_htable);
 963         InitializeCriticalSection (&socket_io_data.io_lock);
 964         InitializeCriticalSection (&ares_lock);
 965         ares_htable = mono_g_hash_table_new_type (NULL, NULL, MONO_HASH_KEY_VALUE_GC);
 966         job_added = CreateSemaphore (NULL, 0, 0x7fffffff, NULL);
 967         GetSystemInfo (&info);
 968         if (g_getenv ("MONO_THREADS_PER_CPU") != NULL) {
 969                 threads_per_cpu = atoi (g_getenv ("MONO_THREADS_PER_CPU"));
 970                 if (threads_per_cpu <= 0)
 971                         threads_per_cpu = THREADS_PER_CPU;
 972         }
 973
 974         mono_max_worker_threads = 20 + threads_per_cpu * info.dwNumberOfProcessors;
 975
 976         async_call_klass = mono_class_from_name (mono_defaults.corlib, "System", "MonoAsyncCall");
 977         g_assert (async_call_klass);
 978 }
 979
 980 MonoAsyncResult *
 981 mono_thread_pool_add (MonoObject *target, MonoMethodMessage *msg, MonoDelegate *async_callback,
 982                       MonoObject *state)
 983 {
 984         MonoDomain *domain = mono_domain_get ();
 985         MonoAsyncResult *ares;
 986         ASyncCall *ac;
 987
 988 #ifdef HAVE_BOEHM_GC
 989         ac = GC_MALLOC (sizeof (ASyncCall));
 990 #elif defined(HAVE_SGEN_GC)
 991         ac = mono_object_new (mono_domain_get (), async_call_klass);
 992 #else
 993         /* We'll leak the event if creaated... */
 994         ac = g_new0 (ASyncCall, 1);
 995 #endif
 996         ac->wait_event = 0;
 997         MONO_OBJECT_SETREF (ac, msg, msg);
 998         MONO_OBJECT_SETREF (ac, state, state);
 999
1000         if (async_callback) {
1001                 ac->cb_method = mono_get_delegate_invoke (((MonoObject *)async_callback)->vtable->klass);
1002                 ac->cb_target = async_callback;
1003         }
1004
1005         ares = mono_async_result_new (domain, NULL, ac->state, NULL, (MonoObject*)ac);
1006         MONO_OBJECT_SETREF (ares, async_delegate, target);
1007
1008         EnterCriticalSection (&ares_lock);
1009         mono_g_hash_table_insert (ares_htable, ares, ares);
1010         LeaveCriticalSection (&ares_lock);
1011
1012         if (socket_io_filter (target, state)) {
1013                 socket_io_add (ares, (MonoSocketAsyncResult *) state);
1014                 return ares;
1015         }
1016
1017         start_thread_or_queue (ares);
1018         return ares;
1019 }
1020
1021 static void
1022 start_thread_or_queue (MonoAsyncResult *ares)
1023 {
1024         int busy, worker;
1025         MonoDomain *domain;
1026
1027         busy = (int) InterlockedCompareExchange (&busy_worker_threads, 0, -1);
1028         worker = (int) InterlockedCompareExchange (&mono_worker_threads, 0, -1);
1029         if (worker <= ++busy &&
1030             worker < mono_max_worker_threads) {
1031                 InterlockedIncrement (&mono_worker_threads);
1032                 InterlockedIncrement (&busy_worker_threads);
1033                 domain = ((MonoObject *) ares)->vtable->domain;
1034                 mono_thread_create (mono_get_root_domain (), async_invoke_thread, ares);
1035         } else {
1036                 append_job (&mono_delegate_section, &async_call_queue, ares);
1037                 ReleaseSemaphore (job_added, 1, NULL);
1038         }
1039 }
1040
1041 MonoObject *
1042 mono_thread_pool_finish (MonoAsyncResult *ares, MonoArray **out_args, MonoObject **exc)
1043 {
1044         ASyncCall *ac;
1045
1046         *exc = NULL;
1047         *out_args = NULL;
1048
1049         /* check if already finished */
1050         mono_monitor_enter ((MonoObject *) ares);
1051
1052         if (ares->endinvoke_called) {
1053                 *exc = (MonoObject *)mono_exception_from_name (mono_defaults.corlib, "System",
1054                                               "InvalidOperationException");
1055                 mono_monitor_exit ((MonoObject *) ares);
1056                 return NULL;
1057         }
1058
1059         ares->endinvoke_called = 1;
1060         ac = (ASyncCall *)ares->object_data;
1061
1062         g_assert (ac != NULL);
1063
1064         /* wait until we are really finished */
1065         if (!ares->completed) {
1066                 if (ares->handle == NULL) {
1067                         ac->wait_event = (gsize)CreateEvent (NULL, TRUE, FALSE, NULL);
1068                         MONO_OBJECT_SETREF (ares, handle, (MonoObject *) mono_wait_handle_new (mono_object_domain (ares), (gpointer)(gsize)ac->wait_event));
1069                 }
1070                 mono_monitor_exit ((MonoObject *) ares);
1071                 WaitForSingleObjectEx ((gpointer)(gsize)ac->wait_event, INFINITE, TRUE);
1072         } else {
1073                 mono_monitor_exit ((MonoObject *) ares);
1074         }
1075
1076         *exc = ac->msg->exc; /* FIXME: GC add write barrier */
1077         *out_args = ac->out_args;
1078
1079         return ac->res;
1080 }
1081
1082 void
1083 mono_thread_pool_cleanup (void)
1084 {
1085         gint release;
1086
1087         EnterCriticalSection (&mono_delegate_section);
1088         g_list_free (async_call_queue);
1089         async_call_queue = NULL;
1090         release = (gint) InterlockedCompareExchange (&mono_worker_threads, 0, -1);
1091         LeaveCriticalSection (&mono_delegate_section);
1092         if (job_added)
1093                 ReleaseSemaphore (job_added, release, NULL);
1094
1095         socket_io_cleanup (&socket_io_data);
1096 }
1097
1098 static void
1099 append_job (CRITICAL_SECTION *cs, GList **plist, gpointer ar)
1100 {
1101         GList *tmp, *list;
1102
1103         EnterCriticalSection (cs);
1104         list = *plist;
1105         if (list == NULL) {
1106                 list = g_list_append (list, ar);
1107         } else {
1108                 for (tmp = list; tmp && tmp->data != NULL; tmp = tmp->next);
1109                 if (tmp == NULL) {
1110                         list = g_list_append (list, ar);
1111                 } else {
1112                         tmp->data = ar;
1113                 }
1114         }
1115         *plist = list;
1116         LeaveCriticalSection (cs);
1117 }
1118
1119 static gpointer
1120 dequeue_job (CRITICAL_SECTION *cs, GList **plist)
1121 {
1122         gpointer ar = NULL;
1123         GList *tmp, *tmp2, *list;
1124
1125         EnterCriticalSection (cs);
1126         list = *plist;
1127         tmp = list;
1128         if (tmp) {
1129                 ar = tmp->data;
1130                 tmp->data = NULL;
1131                 tmp2 = tmp;
1132                 for (tmp2 = tmp; tmp2->next != NULL; tmp2 = tmp2->next);
1133                 if (tmp2 != tmp) {
1134                         list = tmp->next;
1135                         tmp->next = NULL;
1136                         tmp2->next = tmp;
1137                         tmp->prev = tmp2;
1138                 }
1139         }
1140         *plist = list;
1141         LeaveCriticalSection (cs);
1142
1143         return ar;
1144 }
1145
1146 static void
1147 async_invoke_thread (gpointer data)
1148 {
1149         MonoDomain *domain;
1150         MonoThread *thread;
1151         int workers, min;
1152
1153         thread = mono_thread_current ();
1154         thread->threadpool_thread = TRUE;
1155         ves_icall_System_Threading_Thread_SetState (thread, ThreadState_Background);
1156
1157         for (;;) {
1158                 MonoAsyncResult *ar;
1159
1160                 ar = (MonoAsyncResult *) data;
1161                 if (ar) {
1162                         /* worker threads invokes methods in different domains,
1163                          * so we need to set the right domain here */
1164                         domain = ((MonoObject *)ar)->vtable->domain;
1165                         mono_thread_push_appdomain_ref (domain);
1166                         if (mono_domain_set (domain, FALSE)) {
1167                                 ASyncCall *ac;
1168
1169                                 mono_async_invoke (ar);
1170                                 ac = (ASyncCall *) ar->object_data;
1171                                 /*
1172                                 if (ac->msg->exc != NULL)
1173                                         mono_unhandled_exception (ac->msg->exc);
1174                                 */
1175                                 mono_domain_set (mono_get_root_domain (), TRUE);
1176                         }
1177                         mono_thread_pop_appdomain_ref ();
1178                         InterlockedDecrement (&busy_worker_threads);
1179                 }
1180
1181                 data = dequeue_job (&mono_delegate_section, &async_call_queue);
1182
1183                 if (!data) {
1184                         guint32 wr;
1185                         int timeout = 10000;
1186                         guint32 start_time = GetTickCount ();
1187
1188                         do {
1189                                 wr = WaitForSingleObjectEx (job_added, (guint32)timeout, TRUE);
1190                                 if (THREAD_WANTS_A_BREAK (thread))
1191                                         mono_thread_interruption_checkpoint ();
1192
1193                                 timeout -= GetTickCount () - start_time;
1194
1195                                 if (wr != WAIT_TIMEOUT)
1196                                         data = dequeue_job (&mono_delegate_section, &async_call_queue);
1197                         }
1198                         while (!data && timeout > 0);
1199                 }
1200
1201                 if (!data) {
1202                         workers = (int) InterlockedCompareExchange (&mono_worker_threads, 0, -1);
1203                         min = (int) InterlockedCompareExchange (&mono_min_worker_threads, 0, -1);
1204
1205                         while (!data && workers <= min) {
1206                                 WaitForSingleObjectEx (job_added, INFINITE, TRUE);
1207                                 if (THREAD_WANTS_A_BREAK (thread))
1208                                         mono_thread_interruption_checkpoint ();
1209
1210                                 data = dequeue_job (&mono_delegate_section, &async_call_queue);
1211                                 workers = (int) InterlockedCompareExchange (&mono_worker_threads, 0, -1);
1212                                 min = (int) InterlockedCompareExchange (&mono_min_worker_threads, 0, -1);
1213                         }
1214                 }
1215
1216                 if (!data) {
1217                         InterlockedDecrement (&mono_worker_threads);
1218                         return;
1219                 }
1220
1221                 InterlockedIncrement (&busy_worker_threads);
1222         }
1223
1224         g_assert_not_reached ();
1225 }
1226
1227 void
1228 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_GetAvailableThreads (gint *workerThreads, gint *completionPortThreads)
1229 {
1230         gint busy;
1231
1232         MONO_ARCH_SAVE_REGS;
1233
1234         busy = (gint) InterlockedCompareExchange (&busy_worker_threads, 0, -1);
1235         *workerThreads = mono_max_worker_threads - busy;
1236         *completionPortThreads = 0;
1237 }
1238
1239 void
1240 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_GetMaxThreads (gint *workerThreads, gint *completionPortThreads)
1241 {
1242         MONO_ARCH_SAVE_REGS;
1243
1244         *workerThreads = mono_max_worker_threads;
1245         *completionPortThreads = 0;
1246 }
1247
1248 void
1249 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_GetMinThreads (gint *workerThreads, gint *completionPortThreads)
1250 {
1251         gint workers;
1252
1253         MONO_ARCH_SAVE_REGS;
1254
1255         workers = (gint) InterlockedCompareExchange (&mono_min_worker_threads, 0, -1);
1256         *workerThreads = workers;
1257         *completionPortThreads = 0;
1258 }
1259
1260 MonoBoolean
1261 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_SetMinThreads (gint workerThreads, gint completionPortThreads)
1262 {
1263         MONO_ARCH_SAVE_REGS;
1264
1265         if (workerThreads < 0 || workerThreads > mono_max_worker_threads)
1266                 return FALSE;
1267         InterlockedExchange (&mono_min_worker_threads, workerThreads);
1268         /* FIXME: should actually start the idle threads if needed */
1269         return TRUE;
1270 }
1271