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  * Copyright 2001-2003 Ximian, Inc (http://www.ximian.com)
   9  * Copyright 2004-2010 Novell, Inc (http://www.novell.com)
  10  * Copyright 2001 Xamarin Inc (http://www.xamarin.com)
  11  */
  12
  13 #include <config.h>
  14 #include <glib.h>
  15
  16 #include <mono/metadata/profiler-private.h>
  17 #include <mono/metadata/threads.h>
  18 #include <mono/metadata/threads-types.h>
  19 #include <mono/metadata/threadpool-internals.h>
  20 #include <mono/metadata/exception.h>
  21 #include <mono/metadata/environment.h>
  22 #include <mono/metadata/mono-config.h>
  23 #include <mono/metadata/mono-mlist.h>
  24 #include <mono/metadata/mono-perfcounters.h>
  25 #include <mono/metadata/socket-io.h>
  26 #include <mono/metadata/mono-cq.h>
  27 #include <mono/metadata/mono-wsq.h>
  28 #include <mono/metadata/mono-ptr-array.h>
  29 #include <mono/metadata/object-internals.h>
  30 #include <mono/io-layer/io-layer.h>
  31 #include <mono/utils/mono-time.h>
  32 #include <mono/utils/mono-proclib.h>
  33 #include <mono/utils/mono-semaphore.h>
  34 #include <mono/utils/atomic.h>
  35 #include <errno.h>
  36 #ifdef HAVE_SYS_TIME_H
  37 #include <sys/time.h>
  38 #endif
  39 #include <sys/types.h>
  40 #include <fcntl.h>
  41 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  42 #include <unistd.h>
  43 #endif
  44 #include <string.h>
  45 #include <math.h>
  46 #ifdef HAVE_SYS_SOCKET_H
  47 #include <sys/socket.h>
  48 #endif
  49 #include <mono/utils/mono-poll.h>
  50 #ifdef HAVE_EPOLL
  51 #include <sys/epoll.h>
  52 #endif
  53 #ifdef HAVE_KQUEUE
  54 #include <sys/event.h>
  55 #endif
  56
  57
  58 #ifndef DISABLE_SOCKETS
  59 #include "mono/io-layer/socket-wrappers.h"
  60 #endif
  61
  62 #include "threadpool.h"
  63 #include "threadpool-ms.h"
  64 #include "threadpool-ms-io.h"
  65
  66 static gboolean
  67 use_ms_threadpool (void)
  68 {
  69         static gboolean use_ms_tp = -1;
  70         const gchar *mono_threadpool_env;
  71         if (use_ms_tp != -1)
  72                 return use_ms_tp;
  73         else if (!(mono_threadpool_env = g_getenv ("MONO_THREADPOOL")))
  74                 return use_ms_tp = FALSE;
  75         else if (strcmp (mono_threadpool_env, "microsoft") == 0)
  76                 return use_ms_tp = TRUE;
  77         else
  78                 return use_ms_tp = FALSE;
  79 }
  80
  81 #define THREAD_WANTS_A_BREAK(t) ((t->state & (ThreadState_StopRequested | \
  82                                                 ThreadState_SuspendRequested)) != 0)
  83
  84 /* DEBUG: prints tp data every 2s */
  85 #undef DEBUG
  86
  87 /* mono_thread_pool_init called */
  88 static volatile int tp_inited;
  89
  90 enum {
  91         POLL_BACKEND,
  92         EPOLL_BACKEND,
  93         KQUEUE_BACKEND
  94 };
  95
  96 enum {
  97         MONITOR_STATE_AWAKE,
  98         MONITOR_STATE_FALLING_ASLEEP,
  99         MONITOR_STATE_SLEEPING
 100 };
 101
 102 static SocketIOData socket_io_data;
 103
 104 typedef struct {
 105         MonoSemType lock;
 106         MonoCQ *queue; /* GC root */
 107         MonoSemType new_job;
 108         volatile gint waiting; /* threads waiting for a work item */
 109
 110         /**/
 111         volatile gint pool_status; /* 0 -> not initialized, 1 -> initialized, 2 -> cleaning up */
 112         /* min, max, n and busy -> Interlocked */
 113         volatile gint min_threads;
 114         volatile gint max_threads;
 115         volatile gint nthreads;
 116         volatile gint busy_threads;
 117
 118         void (*async_invoke) (gpointer data);
 119         void *pc_nitems; /* Performance counter for total number of items in added */
 120         void *pc_nthreads; /* Performance counter for total number of active threads */
 121         /**/
 122         volatile gint destroy_thread;
 123 #if DEBUG
 124         volatile gint32 njobs;
 125 #endif
 126         volatile gint32 nexecuted;
 127         gboolean is_io;
 128 } ThreadPool;
 129
 130 static ThreadPool async_tp;
 131 static ThreadPool async_io_tp;
 132
 133 static void async_invoke_thread (gpointer data);
 134 static MonoObject *mono_async_invoke (ThreadPool *tp, MonoAsyncResult *ares);
 135 static void threadpool_free_queue (ThreadPool *tp);
 136 static void threadpool_append_job (ThreadPool *tp, MonoObject *ar);
 137 static void threadpool_append_jobs (ThreadPool *tp, MonoObject **jobs, gint njobs);
 138 static void threadpool_init (ThreadPool *tp, int min_threads, int max_threads, void (*async_invoke) (gpointer));
 139 static void threadpool_start_idle_threads (ThreadPool *tp);
 140 static void threadpool_kill_idle_threads (ThreadPool *tp);
 141 static gboolean threadpool_start_thread (ThreadPool *tp);
 142 static void threadpool_kill_thread (ThreadPool *tp);
 143 static void monitor_thread (gpointer data);
 144 static int get_event_from_state (MonoSocketAsyncResult *state);
 145
 146 static MonoClass *async_call_klass;
 147 static MonoClass *socket_async_call_klass;
 148 static MonoClass *process_async_call_klass;
 149
 150 static GPtrArray *threads;
 151 mono_mutex_t threads_lock;
 152 static GPtrArray *wsqs;
 153 mono_mutex_t wsqs_lock;
 154 static gboolean suspended;
 155
 156 static volatile gint32 monitor_njobs = 0;
 157 static volatile gint32 monitor_state;
 158 static MonoSemType monitor_sem;
 159 static MonoInternalThread *monitor_internal_thread;
 160
 161 /* Hooks */
 162 static MonoThreadPoolFunc tp_start_func;
 163 static MonoThreadPoolFunc tp_finish_func;
 164 static gpointer tp_hooks_user_data;
 165 static MonoThreadPoolItemFunc tp_item_begin_func;
 166 static MonoThreadPoolItemFunc tp_item_end_func;
 167 static gpointer tp_item_user_data;
 168
 169 enum {
 170         AIO_OP_FIRST,
 171         AIO_OP_ACCEPT = 0,
 172         AIO_OP_CONNECT,
 173         AIO_OP_RECEIVE,
 174         AIO_OP_RECEIVEFROM,
 175         AIO_OP_SEND,
 176         AIO_OP_SENDTO,
 177         AIO_OP_RECV_JUST_CALLBACK,
 178         AIO_OP_SEND_JUST_CALLBACK,
 179         AIO_OP_READPIPE,
 180         AIO_OP_CONSOLE2,
 181         AIO_OP_DISCONNECT,
 182         AIO_OP_ACCEPTRECEIVE,
 183         AIO_OP_RECEIVE_BUFFERS,
 184         AIO_OP_SEND_BUFFERS,
 185         AIO_OP_LAST
 186 };
 187
 188 // #include <mono/metadata/tpool-poll.c>
 189 gpointer tp_poll_init (SocketIOData *data);
 190
 191 #ifdef HAVE_EPOLL
 192 #include <mono/metadata/tpool-epoll.c>
 193 #elif defined(USE_KQUEUE_FOR_THREADPOOL)
 194 #include <mono/metadata/tpool-kqueue.c>
 195 #endif
 196 /*
 197  * Functions to check whenever a class is given system class. We need to cache things in MonoDomain since some of the
 198  * assemblies can be unloaded.
 199  */
 200
 201 static gboolean
 202 is_system_type (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 203 {
 204         if (domain->system_image == NULL)
 205                 domain->system_image = mono_image_loaded ("System");
 206
 207         return klass->image == domain->system_image;
 208 }
 209
 210 static gboolean
 211 is_corlib_type (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 212 {
 213         return klass->image == mono_defaults.corlib;
 214 }
 215
 216 /*
 217  * Note that we call it is_socket_type() where 'socket' refers to the image
 218  * that contains the System.Net.Sockets.Socket type.
 219 */
 220 static gboolean
 221 is_socket_type (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 222 {
 223         return is_system_type (domain, klass);
 224 }
 225
 226 #define check_type_cached(domain, ASSEMBLY, _class, _namespace, _name, loc) do { \
 227         if (*loc) \
 228                 return *loc == _class; \
 229         if (is_##ASSEMBLY##_type (domain, _class) && !strcmp (_name, _class->name) && !strcmp (_namespace, _class->name_space)) { \
 230                 *loc = _class; \
 231                 return TRUE; \
 232         } \
 233         return FALSE; \
 234 } while (0) \
 235
 236 #define check_corlib_type_cached(domain, _class, _namespace, _name, loc) check_type_cached (domain, corlib, _class, _namespace, _name, loc)
 237
 238 #define check_socket_type_cached(domain, _class, _namespace, _name, loc) check_type_cached (domain, socket, _class, _namespace, _name, loc)
 239
 240 #define check_system_type_cached(domain, _class, _namespace, _name, loc) check_type_cached (domain, system, _class, _namespace, _name, loc)
 241
 242 static gboolean
 243 is_corlib_asyncresult (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 244 {
 245         check_corlib_type_cached (domain, klass, "System.Runtime.Remoting.Messaging", "AsyncResult", &domain->corlib_asyncresult_class);
 246 }
 247
 248 static gboolean
 249 is_socket (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 250 {
 251         check_socket_type_cached (domain, klass, "System.Net.Sockets", "Socket", &domain->socket_class);
 252 }
 253
 254 static gboolean
 255 is_socketasyncresult (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 256 {
 257         return (klass->nested_in &&
 258                         is_socket (domain, klass->nested_in) &&
 259                         !strcmp (klass->name, "SocketAsyncResult"));
 260 }
 261
 262 static gboolean
 263 is_socketasynccall (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 264 {
 265         return (klass->nested_in &&
 266                         is_socket (domain, klass->nested_in) &&
 267                         !strcmp (klass->name, "SocketAsyncCall"));
 268 }
 269
 270 static gboolean
 271 is_appdomainunloaded_exception (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 272 {
 273         check_corlib_type_cached (domain, klass, "System", "AppDomainUnloadedException", &domain->ad_unloaded_ex_class);
 274 }
 275
 276 static gboolean
 277 is_sd_process (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 278 {
 279         check_system_type_cached (domain, klass, "System.Diagnostics", "Process", &domain->process_class);
 280 }
 281
 282 static gboolean
 283 is_sdp_asyncreadhandler (MonoDomain *domain, MonoClass *klass)
 284 {
 285
 286         return (klass->nested_in &&
 287                         is_sd_process (domain, klass->nested_in) &&
 288                 !strcmp (klass->name, "AsyncReadHandler"));
 289 }
 290
 291
 292 #ifdef DISABLE_SOCKETS
 293
 294 void
 295 socket_io_cleanup (SocketIOData *data)
 296 {
 297 }
 298
 299 static int
 300 get_event_from_state (MonoSocketAsyncResult *state)
 301 {
 302         g_assert_not_reached ();
 303         return -1;
 304 }
 305
 306 int
 307 get_events_from_list (MonoMList *list)
 308 {
 309         return 0;
 310 }
 311
 312 #else
 313
 314 void
 315 socket_io_cleanup (SocketIOData *data)
 316 {
 317         mono_mutex_lock (&data->io_lock);
 318         if (data->inited != 2) {
 319                 mono_mutex_unlock (&data->io_lock);
 320                 return;
 321         }
 322         data->inited = 3;
 323         data->shutdown (data->event_data);
 324         mono_mutex_unlock (&data->io_lock);
 325 }
 326
 327 static int
 328 get_event_from_state (MonoSocketAsyncResult *state)
 329 {
 330         switch (state->operation) {
 331         case AIO_OP_ACCEPT:
 332         case AIO_OP_RECEIVE:
 333         case AIO_OP_RECV_JUST_CALLBACK:
 334         case AIO_OP_RECEIVEFROM:
 335         case AIO_OP_READPIPE:
 336         case AIO_OP_ACCEPTRECEIVE:
 337         case AIO_OP_RECEIVE_BUFFERS:
 338                 return MONO_POLLIN;
 339         case AIO_OP_SEND:
 340         case AIO_OP_SEND_JUST_CALLBACK:
 341         case AIO_OP_SENDTO:
 342         case AIO_OP_CONNECT:
 343         case AIO_OP_SEND_BUFFERS:
 344         case AIO_OP_DISCONNECT:
 345                 return MONO_POLLOUT;
 346         default: /* Should never happen */
 347                 g_message ("get_event_from_state: unknown value in switch!!!");
 348                 return 0;
 349         }
 350 }
 351
 352 int
 353 get_events_from_list (MonoMList *list)
 354 {
 355         MonoSocketAsyncResult *state;
 356         int events = 0;
 357
 358         while (list && (state = (MonoSocketAsyncResult *)mono_mlist_get_data (list))) {
 359                 events |= get_event_from_state (state);
 360                 list = mono_mlist_next (list);
 361         }
 362
 363         return events;
 364 }
 365
 366 #define ICALL_RECV(x)   ves_icall_System_Net_Sockets_Socket_Receive_internal (\
 367                                 (SOCKET)(gssize)x->handle, x->buffer, x->offset, x->size,\
 368                                  x->socket_flags, &x->error);
 369
 370 #define ICALL_SEND(x)   ves_icall_System_Net_Sockets_Socket_Send_internal (\
 371                                 (SOCKET)(gssize)x->handle, x->buffer, x->offset, x->size,\
 372                                  x->socket_flags, &x->error);
 373
 374 #endif /* !DISABLE_SOCKETS */
 375
 376 static void
 377 threadpool_jobs_inc (MonoObject *obj)
 378 {
 379         if (obj)
 380                 InterlockedIncrement (&obj->vtable->domain->threadpool_jobs);
 381 }
 382
 383 static gboolean
 384 threadpool_jobs_dec (MonoObject *obj)
 385 {
 386         MonoDomain *domain;
 387         int remaining_jobs;
 388
 389         if (obj == NULL)
 390                 return FALSE;
 391
 392         domain = obj->vtable->domain;
 393         remaining_jobs = InterlockedDecrement (&domain->threadpool_jobs);
 394         if (remaining_jobs == 0 && domain->cleanup_semaphore) {
 395                 ReleaseSemaphore (domain->cleanup_semaphore, 1, NULL);
 396                 return TRUE;
 397         }
 398         return FALSE;
 399 }
 400
 401 MonoObject *
 402 get_io_event (MonoMList **list, gint event)
 403 {
 404         MonoObject *state;
 405         MonoMList *current;
 406         MonoMList *prev;
 407
 408         current = *list;
 409         prev = NULL;
 410         state = NULL;
 411         while (current) {
 412                 state = mono_mlist_get_data (current);
 413                 if (get_event_from_state ((MonoSocketAsyncResult *) state) == event)
 414                         break;
 415
 416                 state = NULL;
 417                 prev = current;
 418                 current = mono_mlist_next (current);
 419         }
 420
 421         if (current) {
 422                 if (prev) {
 423                         mono_mlist_set_next (prev, mono_mlist_next (current));
 424                 } else {
 425                         *list = mono_mlist_next (*list);
 426                 }
 427         }
 428
 429         return state;
 430 }
 431
 432 /*
 433  * select/poll wake up when a socket is closed, but epoll just removes
 434  * the socket from its internal list without notification.
 435  */
 436 void
 437 mono_thread_pool_remove_socket (int sock)
 438 {
 439         MonoMList *list;
 440         MonoSocketAsyncResult *state;
 441         MonoObject *ares;
 442
 443         if (use_ms_threadpool ()) {
 444 #ifndef DISABLE_SOCKETS
 445                 mono_threadpool_ms_io_remove_socket (sock);
 446 #endif
 447                 return;
 448         }
 449
 450         if (socket_io_data.inited == 0)
 451                 return;
 452
 453         mono_mutex_lock (&socket_io_data.io_lock);
 454         if (socket_io_data.sock_to_state == NULL) {
 455                 mono_mutex_unlock (&socket_io_data.io_lock);
 456                 return;
 457         }
 458         list = mono_g_hash_table_lookup (socket_io_data.sock_to_state, GINT_TO_POINTER (sock));
 459         if (list)
 460                 mono_g_hash_table_remove (socket_io_data.sock_to_state, GINT_TO_POINTER (sock));
 461         mono_mutex_unlock (&socket_io_data.io_lock);
 462
 463         while (list) {
 464                 state = (MonoSocketAsyncResult *) mono_mlist_get_data (list);
 465                 if (state->operation == AIO_OP_RECEIVE)
 466                         state->operation = AIO_OP_RECV_JUST_CALLBACK;
 467                 else if (state->operation == AIO_OP_SEND)
 468                         state->operation = AIO_OP_SEND_JUST_CALLBACK;
 469
 470                 ares = get_io_event (&list, MONO_POLLIN);
 471                 threadpool_append_job (&async_io_tp, ares);
 472                 if (list) {
 473                         ares = get_io_event (&list, MONO_POLLOUT);
 474                         threadpool_append_job (&async_io_tp, ares);
 475                 }
 476         }
 477 }
 478
 479 static void
 480 init_event_system (SocketIOData *data)
 481 {
 482 #ifdef HAVE_EPOLL
 483         if (data->event_system == EPOLL_BACKEND) {
 484                 data->event_data = tp_epoll_init (data);
 485                 if (data->event_data == NULL) {
 486                         if (g_getenv ("MONO_DEBUG"))
 487                                 g_message ("Falling back to poll()");
 488                         data->event_system = POLL_BACKEND;
 489                 }
 490         }
 491 #elif defined(USE_KQUEUE_FOR_THREADPOOL)
 492         if (data->event_system == KQUEUE_BACKEND)
 493                 data->event_data = tp_kqueue_init (data);
 494 #endif
 495         if (data->event_system == POLL_BACKEND)
 496                 data->event_data = tp_poll_init (data);
 497 }
 498
 499 static void
 500 socket_io_init (SocketIOData *data)
 501 {
 502         int inited;
 503
 504         if (data->inited >= 2) // 2 -> initialized, 3-> cleaned up
 505                 return;
 506
 507         inited = InterlockedCompareExchange (&data->inited, 1, 0);
 508         if (inited >= 1) {
 509                 while (TRUE) {
 510                         if (data->inited >= 2)
 511                                 return;
 512                         SleepEx (1, FALSE);
 513                 }
 514         }
 515
 516         mono_mutex_lock (&data->io_lock);
 517         data->sock_to_state = mono_g_hash_table_new_type (g_direct_hash, g_direct_equal, MONO_HASH_VALUE_GC);
 518 #ifdef HAVE_EPOLL
 519         data->event_system = EPOLL_BACKEND;
 520 #elif defined(USE_KQUEUE_FOR_THREADPOOL)
 521         data->event_system = KQUEUE_BACKEND;
 522 #else
 523         data->event_system = POLL_BACKEND;
 524 #endif
 525         if (g_getenv ("MONO_DISABLE_AIO") != NULL)
 526                 data->event_system = POLL_BACKEND;
 527
 528         init_event_system (data);
 529         mono_thread_create_internal (mono_get_root_domain (), data->wait, data, TRUE, SMALL_STACK);
 530         mono_mutex_unlock (&data->io_lock);
 531         data->inited = 2;
 532         threadpool_start_thread (&async_io_tp);
 533 }
 534
 535 static void
 536 socket_io_add (MonoAsyncResult *ares, MonoSocketAsyncResult *state)
 537 {
 538         MonoMList *list;
 539         SocketIOData *data = &socket_io_data;
 540         int fd;
 541         gboolean is_new;
 542         int ievt;
 543
 544         socket_io_init (&socket_io_data);
 545         if (mono_runtime_is_shutting_down () || data->inited == 3 || data->sock_to_state == NULL)
 546                 return;
 547         if (async_tp.pool_status == 2)
 548                 return;
 549
 550         MONO_OBJECT_SETREF (state, ares, ares);
 551
 552         fd = GPOINTER_TO_INT (state->handle);
 553         mono_mutex_lock (&data->io_lock);
 554         if (data->sock_to_state == NULL) {
 555                 mono_mutex_unlock (&data->io_lock);
 556                 return;
 557         }
 558         list = mono_g_hash_table_lookup (data->sock_to_state, GINT_TO_POINTER (fd));
 559         if (list == NULL) {
 560                 list = mono_mlist_alloc ((MonoObject*)state);
 561                 is_new = TRUE;
 562         } else {
 563                 list = mono_mlist_append (list, (MonoObject*)state);
 564                 is_new = FALSE;
 565         }
 566
 567         mono_g_hash_table_replace (data->sock_to_state, state->handle, list);
 568         ievt = get_events_from_list (list);
 569         /* The modify function leaves the io_lock critical section. */
 570         data->modify (data, fd, state->operation, ievt, is_new);
 571 }
 572
 573 #ifndef DISABLE_SOCKETS
 574 static gboolean
 575 socket_io_filter (MonoObject *target, MonoObject *state)
 576 {
 577         gint op;
 578         MonoSocketAsyncResult *sock_res;
 579         MonoClass *klass;
 580         MonoDomain *domain;
 581
 582         if (target == NULL || state == NULL)
 583                 return FALSE;
 584
 585         domain = target->vtable->domain;
 586         klass = target->vtable->klass;
 587         if (socket_async_call_klass == NULL && is_socketasynccall (domain, klass))
 588                 socket_async_call_klass = klass;
 589
 590         if (process_async_call_klass == NULL && is_sdp_asyncreadhandler (domain, klass))
 591                 process_async_call_klass = klass;
 592
 593         if (klass != socket_async_call_klass && klass != process_async_call_klass)
 594                 return FALSE;
 595
 596         sock_res = (MonoSocketAsyncResult *) state;
 597         op = sock_res->operation;
 598         if (op < AIO_OP_FIRST || op >= AIO_OP_LAST)
 599                 return FALSE;
 600
 601         return TRUE;
 602 }
 603 #endif /* !DISABLE_SOCKETS */
 604
 605 /* Returns the exception thrown when invoking, if any */
 606 static MonoObject *
 607 mono_async_invoke (ThreadPool *tp, MonoAsyncResult *ares)
 608 {
 609         MonoObject *exc = NULL;
 610
 611         mono_async_result_invoke (ares, &exc);
 612
 613 #if DEBUG
 614         InterlockedDecrement (&tp->njobs);
 615 #endif
 616         if (!tp->is_io)
 617                 InterlockedIncrement (&tp->nexecuted);
 618
 619         if (InterlockedDecrement (&monitor_njobs) == 0)
 620                 monitor_state = MONITOR_STATE_FALLING_ASLEEP;
 621
 622         return exc;
 623 }
 624
 625 static void
 626 threadpool_start_idle_threads (ThreadPool *tp)
 627 {
 628         int n;
 629         guint32 stack_size;
 630
 631         stack_size = (!tp->is_io) ? 0 : SMALL_STACK;
 632         do {
 633                 while (1) {
 634                         n = tp->nthreads;
 635                         if (n >= tp->min_threads)
 636                                 return;
 637                         if (InterlockedCompareExchange (&tp->nthreads, n + 1, n) == n)
 638                                 break;
 639                 }
 640 #ifndef DISABLE_PERFCOUNTERS
 641                 mono_perfcounter_update_value (tp->pc_nthreads, TRUE, 1);
 642 #endif
 643                 mono_thread_create_internal (mono_get_root_domain (), tp->async_invoke, tp, TRUE, stack_size);
 644                 SleepEx (100, TRUE);
 645         } while (1);
 646 }
 647
 648 static void
 649 threadpool_init (ThreadPool *tp, int min_threads, int max_threads, void (*async_invoke) (gpointer))
 650 {
 651         memset (tp, 0, sizeof (ThreadPool));
 652         tp->min_threads = min_threads;
 653         tp->max_threads = max_threads;
 654         tp->async_invoke = async_invoke;
 655         tp->queue = mono_cq_create ();
 656         MONO_SEM_INIT (&tp->new_job, 0);
 657 }
 658
 659 #ifndef DISABLE_PERFCOUNTERS
 660 static void *
 661 init_perf_counter (const char *category, const char *counter)
 662 {
 663         MonoString *category_str;
 664         MonoString *counter_str;
 665         MonoString *machine;
 666         MonoDomain *root;
 667         MonoBoolean custom;
 668         int type;
 669
 670         if (category == NULL || counter == NULL)
 671                 return NULL;
 672         root = mono_get_root_domain ();
 673         category_str = mono_string_new (root, category);
 674         counter_str = mono_string_new (root, counter);
 675         machine = mono_string_new (root, ".");
 676         return mono_perfcounter_get_impl (category_str, counter_str, NULL, machine, &type, &custom);
 677 }
 678 #endif
 679
 680 #ifdef DEBUG
 681 static void
 682 print_pool_info (ThreadPool *tp)
 683 {
 684
 685 //      if (tp->tail - tp->head == 0)
 686 //              return;
 687
 688         g_print ("Pool status? %d\n", InterlockedCompareExchange (&tp->pool_status, 0, 0));
 689         g_print ("Min. threads: %d\n", InterlockedCompareExchange (&tp->min_threads, 0, 0));
 690         g_print ("Max. threads: %d\n", InterlockedCompareExchange (&tp->max_threads, 0, 0));
 691         g_print ("nthreads: %d\n", InterlockedCompareExchange (&tp->nthreads, 0, 0));
 692         g_print ("busy threads: %d\n", InterlockedCompareExchange (&tp->busy_threads, 0, 0));
 693         g_print ("Waiting: %d\n", InterlockedCompareExchange (&tp->waiting, 0, 0));
 694         g_print ("Queued: %d\n", (tp->tail - tp->head));
 695         if (tp == &async_tp) {
 696                 int i;
 697                 mono_mutex_lock (&wsqs_lock);
 698                 for (i = 0; i < wsqs->len; i++) {
 699                         g_print ("\tWSQ %d: %d\n", i, mono_wsq_count (g_ptr_array_index (wsqs, i)));
 700                 }
 701                 mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
 702         } else {
 703                 g_print ("\tSockets: %d\n", mono_g_hash_table_size (socket_io_data.sock_to_state));
 704         }
 705         g_print ("-------------\n");
 706 }
 707
 708 static void
 709 signal_handler (int signo)
 710 {
 711         ThreadPool *tp;
 712
 713         tp = &async_tp;
 714         g_print ("\n-----Non-IO-----\n");
 715         print_pool_info (tp);
 716         tp = &async_io_tp;
 717         g_print ("\n-----IO-----\n");
 718         print_pool_info (tp);
 719         alarm (2);
 720 }
 721 #endif
 722
 723 #define SAMPLES_PERIOD 500
 724 #define HISTORY_SIZE 10
 725 /* number of iteration without any jobs
 726    in the queue before going to sleep */
 727 #define NUM_WAITING_ITERATIONS 10
 728
 729 typedef struct {
 730         gint32 nexecuted;
 731         gint32 nthreads;
 732         gint8 nthreads_diff;
 733 } SamplesHistory;
 734
 735 /*
 736  * returns :
 737  *  -  1 if the number of threads should increase
 738  *  -  0 if it should not change
 739  *  - -1 if it should decrease
 740  *  - -2 in case of error
 741  */
 742 static gint8
 743 monitor_heuristic (gint16 *current, gint16 *history_size, SamplesHistory *history, ThreadPool *tp)
 744 {
 745         int i;
 746         gint8 decision G_GNUC_UNUSED;
 747         gint16 cur, max = 0;
 748         gboolean all_waitsleepjoin;
 749         MonoInternalThread *thread;
 750
 751         /*
 752          * The following heuristic tries to approach the optimal number of threads to maximize jobs throughput. To
 753          * achieve this, it simply stores the number of jobs executed (nexecuted), the number of Threads (nthreads)
 754          * and the decision (nthreads_diff) for the past HISTORY_SIZE periods of time, each period being of
 755          * duration SAMPLES_PERIOD ms. This history gives us an insight into what happened, and to see if we should
 756          * increase or reduce the number of threads by comparing the last period (current) to the best one.
 757          *
 758          * The algorithm can be describe as following :
 759          *  - if we have a better throughput than the best period : we should either increase the number of threads
 760          *     in case we already have more threads, either reduce the number of threads if we have less threads; this
 761          *     is equivalent to move away from the number of threads of the best period, because we are currently better
 762          *  - if we have a worse throughput than the best period : we should either decrease the number of threads if
 763          *     we have more threads, either increase the number of threads if we have less threads;  this is equivalent
 764          *     to get closer to the number of threads of the best period, because we are currently worse
 765          */
 766
 767         *history_size = MIN (*history_size + 1, HISTORY_SIZE);
 768         cur = *current = (*current + 1) % *history_size;
 769
 770         history [cur].nthreads = tp->nthreads;
 771         history [cur].nexecuted = InterlockedExchange (&tp->nexecuted, 0);
 772
 773         if (tp->waiting) {
 774                 /* if we have waiting thread in the pool, then do not create a new one */
 775                 history [cur].nthreads_diff = tp->waiting > 1 ? -1 : 0;
 776                 decision = 0;
 777         } else if (tp->nthreads < tp->min_threads) {
 778                 history [cur].nthreads_diff = 1;
 779                 decision = 1;
 780         } else if (*history_size <= 1) {
 781                 /* first iteration, let's add a thread by default */
 782                 history [cur].nthreads_diff = 1;
 783                 decision = 2;
 784         } else {
 785                 mono_mutex_lock (&threads_lock);
 786                 if (threads == NULL) {
 787                         mono_mutex_unlock (&threads_lock);
 788                         return -2;
 789                 }
 790                 all_waitsleepjoin = TRUE;
 791                 for (i = 0; i < threads->len; ++i) {
 792                         thread = g_ptr_array_index (threads, i);
 793                         if (!(thread->state & ThreadState_WaitSleepJoin)) {
 794                                 all_waitsleepjoin = FALSE;
 795                                 break;
 796                         }
 797                 }
 798                 mono_mutex_unlock (&threads_lock);
 799
 800                 if (all_waitsleepjoin) {
 801                         /* we might be in a condition of starvation/deadlock with tasks waiting for each others */
 802                         history [cur].nthreads_diff = 1;
 803                         decision = 5;
 804                 } else {
 805                         max = cur == 0 ? 1 : 0;
 806                         for (i = 0; i < *history_size; i++) {
 807                                 if (i == cur)
 808                                         continue;
 809                                 if (history [i].nexecuted > history [max].nexecuted)
 810                                         max = i;
 811                         }
 812
 813                         if (history [cur].nexecuted >= history [max].nexecuted) {
 814                                 /* we improved the situation, let's continue ! */
 815                                 history [cur].nthreads_diff = history [cur].nthreads >= history [max].nthreads ? 1 : -1;
 816                                 decision = 3;
 817                         } else {
 818                                 /* we made it worse, let's return to previous situation */
 819                                 history [cur].nthreads_diff = history [cur].nthreads >= history [max].nthreads ? -1 : 1;
 820                                 decision = 4;
 821                         }
 822                 }
 823         }
 824
 825 #if DEBUG
 826         printf ("monitor_thread: decision: %1d, history [current]: {nexecuted: %5d, nthreads: %3d, waiting: %2d, nthreads_diff: %2d}, history [max]: {nexecuted: %5d, nthreads: %3d}\n",
 827                         decision, history [cur].nexecuted, history [cur].nthreads, tp->waiting, history [cur].nthreads_diff, history [max].nexecuted, history [max].nthreads);
 828 #endif
 829
 830         return history [cur].nthreads_diff;
 831 }
 832
 833 static void
 834 monitor_thread (gpointer unused)
 835 {
 836         ThreadPool *pools [2];
 837         MonoInternalThread *thread;
 838         int i;
 839
 840         guint32 ms;
 841         gint8 num_waiting_iterations = 0;
 842
 843         gint16 history_size = 0, current = -1;
 844         SamplesHistory *history = malloc (sizeof (SamplesHistory) * HISTORY_SIZE);
 845
 846         pools [0] = &async_tp;
 847         pools [1] = &async_io_tp;
 848         thread = mono_thread_internal_current ();
 849         ves_icall_System_Threading_Thread_SetName_internal (thread, mono_string_new (mono_domain_get (), "Threadpool monitor"));
 850         while (1) {
 851                 ms = SAMPLES_PERIOD;
 852                 i = 10; //number of spurious awakes we tolerate before doing a round of rebalancing.
 853                 do {
 854                         guint32 ts;
 855                         ts = mono_msec_ticks ();
 856                         if (SleepEx (ms, TRUE) == 0)
 857                                 break;
 858                         ms -= (mono_msec_ticks () - ts);
 859                         if (mono_runtime_is_shutting_down ())
 860                                 break;
 861                         if (THREAD_WANTS_A_BREAK (thread))
 862                                 mono_thread_interruption_checkpoint ();
 863                 } while (ms > 0 && i--);
 864
 865                 if (mono_runtime_is_shutting_down ())
 866                         break;
 867
 868                 if (suspended)
 869                         continue;
 870
 871                 /* threadpool is cleaning up */
 872                 if (async_tp.pool_status == 2 || async_io_tp.pool_status == 2)
 873                         break;
 874
 875                 switch (monitor_state) {
 876                 case MONITOR_STATE_AWAKE:
 877                         num_waiting_iterations = 0;
 878                         break;
 879                 case MONITOR_STATE_FALLING_ASLEEP:
 880                         if (++num_waiting_iterations == NUM_WAITING_ITERATIONS) {
 881                                 if (monitor_state == MONITOR_STATE_FALLING_ASLEEP && InterlockedCompareExchange (&monitor_state, MONITOR_STATE_SLEEPING, MONITOR_STATE_FALLING_ASLEEP) == MONITOR_STATE_FALLING_ASLEEP) {
 882                                         MONO_SEM_WAIT (&monitor_sem);
 883
 884                                         num_waiting_iterations = 0;
 885                                         current = -1;
 886                                         history_size = 0;
 887                                 }
 888                         }
 889                         break;
 890                 case MONITOR_STATE_SLEEPING:
 891                         g_assert_not_reached ();
 892                 }
 893
 894                 for (i = 0; i < 2; i++) {
 895                         ThreadPool *tp;
 896                         tp = pools [i];
 897
 898                         if (tp->is_io) {
 899                                 if (!tp->waiting && mono_cq_count (tp->queue) > 0)
 900                                         threadpool_start_thread (tp);
 901                         } else {
 902                                 gint8 nthreads_diff = monitor_heuristic (&current, &history_size, history, tp);
 903
 904                                 if (nthreads_diff == 1)
 905                                         threadpool_start_thread (tp);
 906                                 else if (nthreads_diff == -1)
 907                                         threadpool_kill_thread (tp);
 908                         }
 909                 }
 910         }
 911 }
 912
 913 void
 914 mono_thread_pool_init_tls (void)
 915 {
 916         if (use_ms_threadpool ()) {
 917                 mono_threadpool_ms_init_tls ();
 918                 return;
 919         }
 920
 921         mono_wsq_init ();
 922 }
 923
 924 void
 925 mono_thread_pool_init (void)
 926 {
 927         gint threads_per_cpu = 1;
 928         gint thread_count;
 929         gint cpu_count;
 930         int result;
 931
 932         if (use_ms_threadpool ()) {
 933                 mono_threadpool_ms_init ();
 934                 return;
 935         }
 936
 937         cpu_count = mono_cpu_count ();
 938
 939         if (tp_inited == 2)
 940                 return;
 941
 942         result = InterlockedCompareExchange (&tp_inited, 1, 0);
 943         if (result == 1) {
 944                 while (1) {
 945                         SleepEx (1, FALSE);
 946                         if (tp_inited == 2)
 947                                 return;
 948                 }
 949         }
 950
 951         MONO_GC_REGISTER_ROOT_FIXED (socket_io_data.sock_to_state);
 952         mono_mutex_init_recursive (&socket_io_data.io_lock);
 953         if (g_getenv ("MONO_THREADS_PER_CPU") != NULL) {
 954                 threads_per_cpu = atoi (g_getenv ("MONO_THREADS_PER_CPU"));
 955                 if (threads_per_cpu < 1)
 956                         threads_per_cpu = 1;
 957         }
 958
 959         thread_count = MIN (cpu_count * threads_per_cpu, 100 * cpu_count);
 960         threadpool_init (&async_tp, thread_count, MAX (100 * cpu_count, thread_count), async_invoke_thread);
 961         threadpool_init (&async_io_tp, cpu_count * 2, cpu_count * 4, async_invoke_thread);
 962         async_io_tp.is_io = TRUE;
 963
 964         async_call_klass = mono_class_from_name (mono_defaults.corlib, "System", "MonoAsyncCall");
 965         g_assert (async_call_klass);
 966
 967         mono_mutex_init (&threads_lock);
 968         threads = g_ptr_array_sized_new (thread_count);
 969         g_assert (threads);
 970
 971         mono_mutex_init_recursive (&wsqs_lock);
 972         wsqs = g_ptr_array_sized_new (MAX (100 * cpu_count, thread_count));
 973
 974 #ifndef DISABLE_PERFCOUNTERS
 975         async_tp.pc_nitems = init_perf_counter ("Mono Threadpool", "Work Items Added");
 976         g_assert (async_tp.pc_nitems);
 977
 978         async_io_tp.pc_nitems = init_perf_counter ("Mono Threadpool", "IO Work Items Added");
 979         g_assert (async_io_tp.pc_nitems);
 980
 981         async_tp.pc_nthreads = init_perf_counter ("Mono Threadpool", "# of Threads");
 982         g_assert (async_tp.pc_nthreads);
 983
 984         async_io_tp.pc_nthreads = init_perf_counter ("Mono Threadpool", "# of IO Threads");
 985         g_assert (async_io_tp.pc_nthreads);
 986 #endif
 987         tp_inited = 2;
 988 #ifdef DEBUG
 989         signal (SIGALRM, signal_handler);
 990         alarm (2);
 991 #endif
 992
 993         MONO_SEM_INIT (&monitor_sem, 0);
 994         monitor_state = MONITOR_STATE_AWAKE;
 995         monitor_njobs = 0;
 996 }
 997
 998 static MonoAsyncResult *
 999 create_simple_asyncresult (MonoObject *target, MonoObject *state)
1000 {
1001         MonoDomain *domain = mono_domain_get ();
1002         MonoAsyncResult *ares;
1003
1004         /* Don't call mono_async_result_new() to avoid capturing the context */
1005         ares = (MonoAsyncResult *) mono_object_new (domain, mono_defaults.asyncresult_class);
1006         MONO_OBJECT_SETREF (ares, async_delegate, target);
1007         MONO_OBJECT_SETREF (ares, async_state, state);
1008         return ares;
1009 }
1010
1011 void
1012 icall_append_io_job (MonoObject *target, MonoSocketAsyncResult *state)
1013 {
1014         MonoAsyncResult *ares;
1015
1016         ares = create_simple_asyncresult (target, (MonoObject *) state);
1017
1018         if (use_ms_threadpool ()) {
1019 #ifndef DISABLE_SOCKETS
1020                 mono_threadpool_ms_io_add (ares, state);
1021 #endif
1022                 return;
1023         }
1024
1025         socket_io_add (ares, state);
1026 }
1027
1028 MonoAsyncResult *
1029 mono_thread_pool_add (MonoObject *target, MonoMethodMessage *msg, MonoDelegate *async_callback,
1030                       MonoObject *state)
1031 {
1032         MonoDomain *domain;
1033         MonoAsyncResult *ares;
1034         MonoAsyncCall *ac;
1035
1036         if (use_ms_threadpool ())
1037                 return mono_threadpool_ms_add (target, msg, async_callback, state);
1038
1039         domain = mono_domain_get ();
1040
1041         ac = (MonoAsyncCall*)mono_object_new (domain, async_call_klass);
1042         MONO_OBJECT_SETREF (ac, msg, msg);
1043         MONO_OBJECT_SETREF (ac, state, state);
1044
1045         if (async_callback) {
1046                 ac->cb_method = mono_get_delegate_invoke (((MonoObject *)async_callback)->vtable->klass);
1047                 MONO_OBJECT_SETREF (ac, cb_target, async_callback);
1048         }
1049
1050         ares = mono_async_result_new (domain, NULL, ac->state, NULL, (MonoObject*)ac);
1051         MONO_OBJECT_SETREF (ares, async_delegate, target);
1052
1053 #ifndef DISABLE_SOCKETS
1054         if (socket_io_filter (target, state)) {
1055                 socket_io_add (ares, (MonoSocketAsyncResult *) state);
1056                 return ares;
1057         }
1058 #endif
1059         threadpool_append_job (&async_tp, (MonoObject *) ares);
1060         return ares;
1061 }
1062
1063 MonoObject *
1064 mono_thread_pool_finish (MonoAsyncResult *ares, MonoArray **out_args, MonoObject **exc)
1065 {
1066         MonoAsyncCall *ac;
1067         HANDLE wait_event;
1068
1069         if (use_ms_threadpool ()) {
1070                 return mono_threadpool_ms_finish (ares, out_args, exc);
1071         }
1072
1073         *exc = NULL;
1074         *out_args = NULL;
1075
1076         /* check if already finished */
1077         mono_monitor_enter ((MonoObject *) ares);
1078
1079         if (ares->endinvoke_called) {
1080                 *exc = (MonoObject *) mono_get_exception_invalid_operation (NULL);
1081                 mono_monitor_exit ((MonoObject *) ares);
1082                 return NULL;
1083         }
1084
1085         ares->endinvoke_called = 1;
1086         /* wait until we are really finished */
1087         if (!ares->completed) {
1088                 if (ares->handle == NULL) {
1089                         wait_event = CreateEvent (NULL, TRUE, FALSE, NULL);
1090                         g_assert(wait_event != 0);
1091                         MONO_OBJECT_SETREF (ares, handle, (MonoObject *) mono_wait_handle_new (mono_object_domain (ares), wait_event));
1092                 } else {
1093                         wait_event = mono_wait_handle_get_handle ((MonoWaitHandle *) ares->handle);
1094                 }
1095                 mono_monitor_exit ((MonoObject *) ares);
1096                 WaitForSingleObjectEx (wait_event, INFINITE, TRUE);
1097         } else {
1098                 mono_monitor_exit ((MonoObject *) ares);
1099         }
1100
1101         ac = (MonoAsyncCall *) ares->object_data;
1102         g_assert (ac != NULL);
1103         *exc = ac->msg->exc; /* FIXME: GC add write barrier */
1104         *out_args = ac->out_args;
1105
1106         return ac->res;
1107 }
1108
1109 static void
1110 threadpool_kill_idle_threads (ThreadPool *tp)
1111 {
1112         gint n;
1113
1114         n = (gint) InterlockedCompareExchange (&tp->max_threads, 0, -1);
1115         while (n) {
1116                 n--;
1117                 MONO_SEM_POST (&tp->new_job);
1118         }
1119 }
1120
1121 void
1122 mono_thread_pool_cleanup (void)
1123 {
1124         if (use_ms_threadpool ()) {
1125                 mono_threadpool_ms_cleanup ();
1126                 return;
1127         }
1128
1129         if (InterlockedExchange (&async_io_tp.pool_status, 2) == 1) {
1130                 socket_io_cleanup (&socket_io_data); /* Empty when DISABLE_SOCKETS is defined */
1131                 threadpool_kill_idle_threads (&async_io_tp);
1132         }
1133
1134         if (async_io_tp.queue != NULL) {
1135                 MONO_SEM_DESTROY (&async_io_tp.new_job);
1136                 threadpool_free_queue (&async_io_tp);
1137         }
1138
1139
1140         if (InterlockedExchange (&async_tp.pool_status, 2) == 1) {
1141                 threadpool_kill_idle_threads (&async_tp);
1142                 threadpool_free_queue (&async_tp);
1143         }
1144
1145         if (threads) {
1146                 mono_mutex_lock (&threads_lock);
1147                 if (threads)
1148                         g_ptr_array_free (threads, FALSE);
1149                 threads = NULL;
1150                 mono_mutex_unlock (&threads_lock);
1151         }
1152
1153         if (wsqs) {
1154                 mono_mutex_lock (&wsqs_lock);
1155                 mono_wsq_cleanup ();
1156                 if (wsqs)
1157                         g_ptr_array_free (wsqs, TRUE);
1158                 wsqs = NULL;
1159                 mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
1160                 MONO_SEM_DESTROY (&async_tp.new_job);
1161         }
1162
1163         MONO_SEM_DESTROY (&monitor_sem);
1164 }
1165
1166 static gboolean
1167 threadpool_start_thread (ThreadPool *tp)
1168 {
1169         gint n;
1170         guint32 stack_size;
1171         MonoInternalThread *thread;
1172
1173         stack_size = (!tp->is_io) ? 0 : SMALL_STACK;
1174         while (!mono_runtime_is_shutting_down () && (n = tp->nthreads) < tp->max_threads) {
1175                 if (InterlockedCompareExchange (&tp->nthreads, n + 1, n) == n) {
1176 #ifndef DISABLE_PERFCOUNTERS
1177                         mono_perfcounter_update_value (tp->pc_nthreads, TRUE, 1);
1178 #endif
1179                         if (tp->is_io) {
1180                                 thread = mono_thread_create_internal (mono_get_root_domain (), tp->async_invoke, tp, TRUE, stack_size);
1181                         } else {
1182                                 mono_mutex_lock (&threads_lock);
1183                                 thread = mono_thread_create_internal (mono_get_root_domain (), tp->async_invoke, tp, TRUE, stack_size);
1184                                 g_assert (threads != NULL);
1185                                 g_ptr_array_add (threads, thread);
1186                                 mono_mutex_unlock (&threads_lock);
1187                         }
1188                         return TRUE;
1189                 }
1190         }
1191
1192         return FALSE;
1193 }
1194
1195 static void
1196 pulse_on_new_job (ThreadPool *tp)
1197 {
1198         if (tp->waiting)
1199                 MONO_SEM_POST (&tp->new_job);
1200 }
1201
1202 static void
1203 threadpool_kill_thread (ThreadPool *tp)
1204 {
1205         if (tp->destroy_thread == 0 && InterlockedCompareExchange (&tp->destroy_thread, 1, 0) == 0)
1206                 pulse_on_new_job (tp);
1207 }
1208
1209 void
1210 icall_append_job (MonoObject *ar)
1211 {
1212         threadpool_append_jobs (&async_tp, &ar, 1);
1213 }
1214
1215 static void
1216 threadpool_append_job (ThreadPool *tp, MonoObject *ar)
1217 {
1218         threadpool_append_jobs (tp, &ar, 1);
1219 }
1220
1221 void
1222 threadpool_append_async_io_jobs (MonoObject **jobs, gint njobs)
1223 {
1224         threadpool_append_jobs (&async_io_tp, jobs, njobs);
1225 }
1226
1227 static void
1228 threadpool_append_jobs (ThreadPool *tp, MonoObject **jobs, gint njobs)
1229 {
1230         MonoObject *ar;
1231         gint i;
1232
1233         if (mono_runtime_is_shutting_down ())
1234                 return;
1235
1236         if (tp->pool_status == 0 && InterlockedCompareExchange (&tp->pool_status, 1, 0) == 0) {
1237                 if (!tp->is_io) {
1238                         monitor_internal_thread = mono_thread_create_internal (mono_get_root_domain (), monitor_thread, NULL, TRUE, SMALL_STACK);
1239                         monitor_internal_thread->flags |= MONO_THREAD_FLAG_DONT_MANAGE;
1240                         threadpool_start_thread (tp);
1241                 }
1242                 /* Create on demand up to min_threads to avoid startup penalty for apps that don't use
1243                  * the threadpool that much
1244                  */
1245                 if (mono_config_is_server_mode ()) {
1246                         mono_thread_create_internal (mono_get_root_domain (), threadpool_start_idle_threads, tp, TRUE, SMALL_STACK);
1247                 }
1248         }
1249
1250         InterlockedAdd (&monitor_njobs, njobs);
1251
1252         if (monitor_state == MONITOR_STATE_SLEEPING && InterlockedCompareExchange (&monitor_state, MONITOR_STATE_AWAKE, MONITOR_STATE_SLEEPING) == MONITOR_STATE_SLEEPING)
1253                 MONO_SEM_POST (&monitor_sem);
1254
1255         if (monitor_state == MONITOR_STATE_FALLING_ASLEEP)
1256                 InterlockedCompareExchange (&monitor_state, MONITOR_STATE_AWAKE, MONITOR_STATE_FALLING_ASLEEP);
1257
1258         for (i = 0; i < njobs; i++) {
1259                 ar = jobs [i];
1260                 if (ar == NULL || mono_domain_is_unloading (ar->vtable->domain))
1261                         continue; /* Might happen when cleaning domain jobs */
1262                 threadpool_jobs_inc (ar);
1263 #ifndef DISABLE_PERFCOUNTERS
1264                 mono_perfcounter_update_value (tp->pc_nitems, TRUE, 1);
1265 #endif
1266                 if (!tp->is_io && mono_wsq_local_push (ar))
1267                         continue;
1268
1269                 mono_cq_enqueue (tp->queue, ar);
1270         }
1271
1272 #if DEBUG
1273         InterlockedAdd (&tp->njobs, njobs);
1274 #endif
1275
1276         for (i = 0; tp->waiting > 0 && i < MIN(njobs, tp->max_threads); i++)
1277                 pulse_on_new_job (tp);
1278 }
1279
1280 static void
1281 threadpool_clear_queue (ThreadPool *tp, MonoDomain *domain)
1282 {
1283         MonoObject *obj;
1284         MonoMList *other = NULL;
1285         MonoCQ *queue = tp->queue;
1286
1287         if (!queue)
1288                 return;
1289
1290         while (mono_cq_dequeue (queue, &obj)) {
1291                 if (obj == NULL)
1292                         continue;
1293                 if (obj->vtable->domain != domain)
1294                         other = mono_mlist_prepend (other, obj);
1295                 threadpool_jobs_dec (obj);
1296         }
1297
1298         if (mono_runtime_is_shutting_down ())
1299                 return;
1300
1301         while (other) {
1302                 threadpool_append_job (tp, (MonoObject *) mono_mlist_get_data (other));
1303                 other = mono_mlist_next (other);
1304         }
1305 }
1306
1307 static gboolean
1308 remove_sockstate_for_domain (gpointer key, gpointer value, gpointer user_data)
1309 {
1310         MonoMList *list = value;
1311         gboolean remove = FALSE;
1312         while (list) {
1313                 MonoObject *data = mono_mlist_get_data (list);
1314                 if (mono_object_domain (data) == user_data) {
1315                         remove = TRUE;
1316                         mono_mlist_set_data (list, NULL);
1317                 }
1318                 list = mono_mlist_next (list);
1319         }
1320         //FIXME is there some sort of additional unregistration we need to perform here?
1321         return remove;
1322 }
1323
1324 /*
1325  * Clean up the threadpool of all domain jobs.
1326  * Can only be called as part of the domain unloading process as
1327  * it will wait for all jobs to be visible to the interruption code.
1328  */
1329 gboolean
1330 mono_thread_pool_remove_domain_jobs (MonoDomain *domain, int timeout)
1331 {
1332         HANDLE sem_handle;
1333         int result;
1334         guint32 start_time;
1335
1336         if (use_ms_threadpool ()) {
1337                 return mono_threadpool_ms_remove_domain_jobs (domain, timeout);
1338         }
1339
1340         result = TRUE;
1341         start_time = 0;
1342
1343         g_assert (domain->state == MONO_APPDOMAIN_UNLOADING);
1344
1345         threadpool_clear_queue (&async_tp, domain);
1346         threadpool_clear_queue (&async_io_tp, domain);
1347
1348         mono_mutex_lock (&socket_io_data.io_lock);
1349         if (socket_io_data.sock_to_state)
1350                 mono_g_hash_table_foreach_remove (socket_io_data.sock_to_state, remove_sockstate_for_domain, domain);
1351
1352         mono_mutex_unlock (&socket_io_data.io_lock);
1353
1354         /*
1355          * There might be some threads out that could be about to execute stuff from the given domain.
1356          * We avoid that by setting up a semaphore to be pulsed by the thread that reaches zero.
1357          */
1358         sem_handle = CreateSemaphore (NULL, 0, 1, NULL);
1359
1360         domain->cleanup_semaphore = sem_handle;
1361         /*
1362          * The memory barrier here is required to have global ordering between assigning to cleanup_semaphone
1363          * and reading threadpool_jobs.
1364          * Otherwise this thread could read a stale version of threadpool_jobs and wait forever.
1365          */
1366         mono_memory_write_barrier ();
1367
1368         if (domain->threadpool_jobs && timeout != -1)
1369                 start_time = mono_msec_ticks ();
1370         while (domain->threadpool_jobs) {
1371                 WaitForSingleObject (sem_handle, timeout);
1372                 if (timeout != -1 && (mono_msec_ticks () - start_time) > timeout) {
1373                         result = FALSE;
1374                         break;
1375                 }
1376         }
1377
1378         domain->cleanup_semaphore = NULL;
1379         CloseHandle (sem_handle);
1380         return result;
1381 }
1382
1383 static void
1384 threadpool_free_queue (ThreadPool *tp)
1385 {
1386         mono_cq_destroy (tp->queue);
1387         tp->queue = NULL;
1388 }
1389
1390 gboolean
1391 mono_thread_pool_is_queue_array (MonoArray *o)
1392 {
1393         if (use_ms_threadpool ()) {
1394                 return mono_threadpool_ms_is_queue_array (o);
1395         }
1396
1397         // gpointer obj = o;
1398
1399         // FIXME: need some fix in sgen code.
1400         return FALSE;
1401 }
1402
1403 static MonoWSQ *
1404 add_wsq (void)
1405 {
1406         int i;
1407         MonoWSQ *wsq;
1408
1409         mono_mutex_lock (&wsqs_lock);
1410         wsq = mono_wsq_create ();
1411         if (wsqs == NULL) {
1412                 mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
1413                 return NULL;
1414         }
1415         for (i = 0; i < wsqs->len; i++) {
1416                 if (g_ptr_array_index (wsqs, i) == NULL) {
1417                         wsqs->pdata [i] = wsq;
1418                         mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
1419                         return wsq;
1420                 }
1421         }
1422         g_ptr_array_add (wsqs, wsq);
1423         mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
1424         return wsq;
1425 }
1426
1427 static void
1428 remove_wsq (MonoWSQ *wsq)
1429 {
1430         gpointer data;
1431
1432         if (wsq == NULL)
1433                 return;
1434
1435         mono_mutex_lock (&wsqs_lock);
1436         if (wsqs == NULL) {
1437                 mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
1438                 return;
1439         }
1440         g_ptr_array_remove_fast (wsqs, wsq);
1441         data = NULL;
1442         /*
1443          * Only clean this up when shutting down, any other case will error out
1444          * if we're removing a queue that still has work items.
1445          */
1446         if (mono_runtime_is_shutting_down ()) {
1447                 while (mono_wsq_local_pop (&data)) {
1448                         threadpool_jobs_dec (data);
1449                         data = NULL;
1450                 }
1451         }
1452         mono_wsq_destroy (wsq);
1453         mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
1454 }
1455
1456 static void
1457 try_steal (MonoWSQ *local_wsq, gpointer *data, gboolean retry)
1458 {
1459         int i;
1460         int ms;
1461
1462         if (wsqs == NULL || data == NULL || *data != NULL)
1463                 return;
1464
1465         ms = 0;
1466         do {
1467                 if (mono_runtime_is_shutting_down ())
1468                         return;
1469
1470                 mono_mutex_lock (&wsqs_lock);
1471                 for (i = 0; wsqs != NULL && i < wsqs->len; i++) {
1472                         MonoWSQ *wsq;
1473
1474                         wsq = wsqs->pdata [i];
1475                         if (wsq == local_wsq || mono_wsq_count (wsq) == 0)
1476                                 continue;
1477                         mono_wsq_try_steal (wsqs->pdata [i], data, ms);
1478                         if (*data != NULL) {
1479                                 mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
1480                                 return;
1481                         }
1482                 }
1483                 mono_mutex_unlock (&wsqs_lock);
1484                 ms += 10;
1485         } while (retry && ms < 11);
1486 }
1487
1488 static gboolean
1489 dequeue_or_steal (ThreadPool *tp, gpointer *data, MonoWSQ *local_wsq)
1490 {
1491         MonoCQ *queue = tp->queue;
1492         if (mono_runtime_is_shutting_down () || !queue)
1493                 return FALSE;
1494         mono_cq_dequeue (queue, (MonoObject **) data);
1495         if (!tp->is_io && !*data)
1496                 try_steal (local_wsq, data, FALSE);
1497         return (*data != NULL);
1498 }
1499
1500 static gboolean
1501 should_i_die (ThreadPool *tp)
1502 {
1503         gboolean result = FALSE;
1504         if (tp->destroy_thread == 1 && InterlockedCompareExchange (&tp->destroy_thread, 0, 1) == 1)
1505                 result = (tp->nthreads > tp->min_threads);
1506         return result;
1507 }
1508
1509 static void
1510 set_tp_thread_info (ThreadPool *tp)
1511 {
1512         const gchar *name;
1513         MonoInternalThread *thread = mono_thread_internal_current ();
1514
1515         mono_profiler_thread_start (thread->tid);
1516         name = (tp->is_io) ? "IO Threadpool worker" : "Threadpool worker";
1517         mono_thread_set_name_internal (thread, mono_string_new (mono_domain_get (), name), FALSE);
1518 }
1519
1520 static void
1521 clear_thread_state (void)
1522 {
1523         MonoInternalThread *thread = mono_thread_internal_current ();
1524         /* If the callee changes the background status, set it back to TRUE */
1525         mono_thread_clr_state (thread , ~ThreadState_Background);
1526         if (!mono_thread_test_state (thread , ThreadState_Background))
1527                 ves_icall_System_Threading_Thread_SetState (thread, ThreadState_Background);
1528 }
1529
1530 void
1531 check_for_interruption_critical (void)
1532 {
1533         MonoInternalThread *thread;
1534         /*RULE NUMBER ONE OF SKIP_THREAD: NEVER POKE MANAGED STATE.*/
1535         mono_gc_set_skip_thread (FALSE);
1536
1537         thread = mono_thread_internal_current ();
1538         if (THREAD_WANTS_A_BREAK (thread))
1539                 mono_thread_interruption_checkpoint ();
1540
1541         /*RULE NUMBER TWO OF SKIP_THREAD: READ RULE NUMBER ONE.*/
1542         mono_gc_set_skip_thread (TRUE);
1543 }
1544
1545 static void
1546 fire_profiler_thread_end (void)
1547 {
1548         MonoInternalThread *thread = mono_thread_internal_current ();
1549         mono_profiler_thread_end (thread->tid);
1550 }
1551
1552 static void
1553 async_invoke_thread (gpointer data)
1554 {
1555         MonoDomain *domain;
1556         MonoWSQ *wsq;
1557         ThreadPool *tp;
1558         gboolean must_die;
1559
1560         tp = data;
1561         wsq = NULL;
1562         if (!tp->is_io)
1563                 wsq = add_wsq ();
1564
1565         set_tp_thread_info (tp);
1566
1567         if (tp_start_func)
1568                 tp_start_func (tp_hooks_user_data);
1569
1570         data = NULL;
1571         for (;;) {
1572                 MonoAsyncResult *ar;
1573                 MonoClass *klass;
1574                 gboolean is_io_task;
1575                 gboolean is_socket;
1576                 int n_naps = 0;
1577
1578                 is_io_task = FALSE;
1579                 ar = (MonoAsyncResult *) data;
1580                 if (ar) {
1581                         InterlockedIncrement (&tp->busy_threads);
1582                         domain = ((MonoObject *)ar)->vtable->domain;
1583 #ifndef DISABLE_SOCKETS
1584                         klass = ((MonoObject *) data)->vtable->klass;
1585                         is_io_task = !is_corlib_asyncresult (domain, klass);
1586                         is_socket = FALSE;
1587                         if (is_io_task) {
1588                                 MonoSocketAsyncResult *state = (MonoSocketAsyncResult *) data;
1589                                 is_socket = is_socketasyncresult (domain, klass);
1590                                 ar = state->ares;
1591                                 switch (state->operation) {
1592                                 case AIO_OP_RECEIVE:
1593                                         state->total = ICALL_RECV (state);
1594                                         break;
1595                                 case AIO_OP_SEND:
1596                                         state->total = ICALL_SEND (state);
1597                                         break;
1598                                 }
1599                         }
1600 #endif
1601                         /* worker threads invokes methods in different domains,
1602                          * so we need to set the right domain here */
1603                         g_assert (domain);
1604
1605                         if (mono_domain_is_unloading (domain) || mono_runtime_is_shutting_down ()) {
1606                                 threadpool_jobs_dec ((MonoObject *)ar);
1607                                 data = NULL;
1608                                 ar = NULL;
1609                                 InterlockedDecrement (&tp->busy_threads);
1610                         } else {
1611                                 mono_thread_push_appdomain_ref (domain);
1612                                 if (threadpool_jobs_dec ((MonoObject *)ar)) {
1613                                         data = NULL;
1614                                         ar = NULL;
1615                                         mono_thread_pop_appdomain_ref ();
1616                                         InterlockedDecrement (&tp->busy_threads);
1617                                         continue;
1618                                 }
1619
1620                                 if (mono_domain_set (domain, FALSE)) {
1621                                         MonoObject *exc;
1622
1623                                         if (tp_item_begin_func)
1624                                                 tp_item_begin_func (tp_item_user_data);
1625
1626                                         exc = mono_async_invoke (tp, ar);
1627                                         if (tp_item_end_func)
1628                                                 tp_item_end_func (tp_item_user_data);
1629                                         if (exc)
1630                                                 mono_internal_thread_unhandled_exception (exc);
1631                                         if (is_socket && tp->is_io) {
1632                                                 MonoSocketAsyncResult *state = (MonoSocketAsyncResult *) data;
1633
1634                                                 if (state->completed && state->callback) {
1635                                                         MonoAsyncResult *cb_ares;
1636                                                         cb_ares = create_simple_asyncresult ((MonoObject *) state->callback,
1637                                                                                                 (MonoObject *) state);
1638                                                         icall_append_job ((MonoObject *) cb_ares);
1639                                                 }
1640                                         }
1641                                         mono_domain_set (mono_get_root_domain (), TRUE);
1642                                 }
1643                                 mono_thread_pop_appdomain_ref ();
1644                                 InterlockedDecrement (&tp->busy_threads);
1645                                 clear_thread_state ();
1646                         }
1647                 }
1648
1649                 ar = NULL;
1650                 data = NULL;
1651                 must_die = should_i_die (tp);
1652                 if (must_die) {
1653                         mono_wsq_suspend (wsq);
1654                 } else {
1655                         if (tp->is_io || !mono_wsq_local_pop (&data))
1656                                 dequeue_or_steal (tp, &data, wsq);
1657                 }
1658
1659                 n_naps = 0;
1660                 while (!must_die && !data && n_naps < 4) {
1661                         gboolean res;
1662
1663                         InterlockedIncrement (&tp->waiting);
1664
1665                         // Another thread may have added a job into its wsq since the last call to dequeue_or_steal
1666                         // Check all the queues again before entering the wait loop
1667                         dequeue_or_steal (tp, &data, wsq);
1668                         if (data) {
1669                                 InterlockedDecrement (&tp->waiting);
1670                                 break;
1671                         }
1672
1673                         mono_gc_set_skip_thread (TRUE);
1674
1675 #if defined(__OpenBSD__)
1676                         while (mono_cq_count (tp->queue) == 0 && (res = mono_sem_wait (&tp->new_job, TRUE)) == -1) {// && errno == EINTR) {
1677 #else
1678                         while (mono_cq_count (tp->queue) == 0 && (res = mono_sem_timedwait (&tp->new_job, 2000, TRUE)) == -1) {// && errno == EINTR) {
1679 #endif
1680                                 if (mono_runtime_is_shutting_down ())
1681                                         break;
1682                                 check_for_interruption_critical ();
1683                         }
1684                         InterlockedDecrement (&tp->waiting);
1685
1686                         mono_gc_set_skip_thread (FALSE);
1687
1688                         if (mono_runtime_is_shutting_down ())
1689                                 break;
1690                         must_die = should_i_die (tp);
1691                         dequeue_or_steal (tp, &data, wsq);
1692                         n_naps++;
1693                 }
1694
1695                 if (!data && !tp->is_io && !mono_runtime_is_shutting_down ()) {
1696                         mono_wsq_local_pop (&data);
1697                         if (data && must_die) {
1698                                 InterlockedCompareExchange (&tp->destroy_thread, 1, 0);
1699                                 pulse_on_new_job (tp);
1700                         }
1701                 }
1702
1703                 if (!data) {
1704                         gint nt;
1705                         gboolean down;
1706                         while (1) {
1707                                 nt = tp->nthreads;
1708                                 down = mono_runtime_is_shutting_down ();
1709                                 if (!down && nt <= tp->min_threads)
1710                                         break;
1711                                 if (down || InterlockedCompareExchange (&tp->nthreads, nt - 1, nt) == nt) {
1712 #ifndef DISABLE_PERFCOUNTERS
1713                                         mono_perfcounter_update_value (tp->pc_nthreads, TRUE, -1);
1714 #endif
1715                                         if (!tp->is_io) {
1716                                                 remove_wsq (wsq);
1717                                         }
1718
1719                                         fire_profiler_thread_end ();
1720
1721                                         if (tp_finish_func)
1722                                                 tp_finish_func (tp_hooks_user_data);
1723
1724                                         if (!tp->is_io) {
1725                                                 if (threads) {
1726                                                         mono_mutex_lock (&threads_lock);
1727                                                         if (threads)
1728                                                                 g_ptr_array_remove_fast (threads, mono_thread_current ()->internal_thread);
1729                                                         mono_mutex_unlock (&threads_lock);
1730                                                 }
1731                                         }
1732
1733                                         return;
1734                                 }
1735                         }
1736                 }
1737         }
1738
1739         g_assert_not_reached ();
1740 }
1741
1742 void
1743 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_GetAvailableThreads (gint *workerThreads, gint *completionPortThreads)
1744 {
1745         *workerThreads = async_tp.max_threads - async_tp.busy_threads;
1746         *completionPortThreads = async_io_tp.max_threads - async_io_tp.busy_threads;
1747 }
1748
1749 void
1750 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_GetMaxThreads (gint *workerThreads, gint *completionPortThreads)
1751 {
1752         *workerThreads = async_tp.max_threads;
1753         *completionPortThreads = async_io_tp.max_threads;
1754 }
1755
1756 void
1757 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_GetMinThreads (gint *workerThreads, gint *completionPortThreads)
1758 {
1759         *workerThreads = async_tp.min_threads;
1760         *completionPortThreads = async_io_tp.min_threads;
1761 }
1762
1763 MonoBoolean
1764 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_SetMinThreads (gint workerThreads, gint completionPortThreads)
1765 {
1766         gint max_threads;
1767         gint max_io_threads;
1768
1769         max_threads = async_tp.max_threads;
1770         if (workerThreads <= 0 || workerThreads > max_threads)
1771                 return FALSE;
1772
1773         max_io_threads = async_io_tp.max_threads;
1774         if (completionPortThreads <= 0 || completionPortThreads > max_io_threads)
1775                 return FALSE;
1776
1777         InterlockedExchange (&async_tp.min_threads, workerThreads);
1778         InterlockedExchange (&async_io_tp.min_threads, completionPortThreads);
1779         if (workerThreads > async_tp.nthreads)
1780                 mono_thread_create_internal (mono_get_root_domain (), threadpool_start_idle_threads, &async_tp, TRUE, SMALL_STACK);
1781         if (completionPortThreads > async_io_tp.nthreads)
1782                 mono_thread_create_internal (mono_get_root_domain (), threadpool_start_idle_threads, &async_io_tp, TRUE, SMALL_STACK);
1783         return TRUE;
1784 }
1785
1786 MonoBoolean
1787 ves_icall_System_Threading_ThreadPool_SetMaxThreads (gint workerThreads, gint completionPortThreads)
1788 {
1789         gint min_threads;
1790         gint min_io_threads;
1791         gint cpu_count;
1792
1793         cpu_count = mono_cpu_count ();
1794         min_threads = async_tp.min_threads;
1795         if (workerThreads < min_threads || workerThreads < cpu_count)
1796                 return FALSE;
1797
1798         /* We don't really have the concept of completion ports. Do we care here? */
1799         min_io_threads = async_io_tp.min_threads;
1800         if (completionPortThreads < min_io_threads || completionPortThreads < cpu_count)
1801                 return FALSE;
1802
1803         InterlockedExchange (&async_tp.max_threads, workerThreads);
1804         InterlockedExchange (&async_io_tp.max_threads, completionPortThreads);
1805         return TRUE;
1806 }
1807
1808 /**
1809  * mono_install_threadpool_thread_hooks
1810  * @start_func: the function to be called right after a new threadpool thread is created. Can be NULL.
1811  * @finish_func: the function to be called right before a thredpool thread is exiting. Can be NULL.
1812  * @user_data: argument passed to @start_func and @finish_func.
1813  *
1814  * @start_fun will be called right after a threadpool thread is created and @finish_func right before a threadpool thread exits.
1815  * The calls will be made from the thread itself.
1816  */
1817 void
1818 mono_install_threadpool_thread_hooks (MonoThreadPoolFunc start_func, MonoThreadPoolFunc finish_func, gpointer user_data)
1819 {
1820         tp_start_func = start_func;
1821         tp_finish_func = finish_func;
1822         tp_hooks_user_data = user_data;
1823 }
1824
1825 /**
1826  * mono_install_threadpool_item_hooks
1827  * @begin_func: the function to be called before a threadpool work item processing starts.
1828  * @end_func: the function to be called after a threadpool work item is finished.
1829  * @user_data: argument passed to @begin_func and @end_func.
1830  *
1831  * The calls will be made from the thread itself and from the same AppDomain
1832  * where the work item was executed.
1833  *
1834  */
1835 void
1836 mono_install_threadpool_item_hooks (MonoThreadPoolItemFunc begin_func, MonoThreadPoolItemFunc end_func, gpointer user_data)
1837 {
1838         tp_item_begin_func = begin_func;
1839         tp_item_end_func = end_func;
1840         tp_item_user_data = user_data;
1841 }
1842
1843 void
1844 mono_internal_thread_unhandled_exception (MonoObject* exc)
1845 {
1846         if (mono_runtime_unhandled_exception_policy_get () == MONO_UNHANDLED_POLICY_CURRENT) {
1847                 gboolean unloaded;
1848                 MonoClass *klass;
1849
1850                 klass = exc->vtable->klass;
1851                 unloaded = is_appdomainunloaded_exception (exc->vtable->domain, klass);
1852                 if (!unloaded && klass != mono_defaults.threadabortexception_class) {
1853                         mono_unhandled_exception (exc);
1854                         if (mono_environment_exitcode_get () == 1)
1855                                 exit (255);
1856                 }
1857                 if (klass == mono_defaults.threadabortexception_class)
1858                  mono_thread_internal_reset_abort (mono_thread_internal_current ());
1859         }
1860 }
1861
1862 /*
1863  * Suspend creation of new threads.
1864  */
1865 void
1866 mono_thread_pool_suspend (void)
1867 {
1868         if (use_ms_threadpool ()) {
1869                 mono_threadpool_ms_suspend ();
1870                 return;
1871         }
1872         suspended = TRUE;
1873 }
1874
1875 /*
1876  * Resume creation of new threads.
1877  */
1878 void
1879 mono_thread_pool_resume (void)
1880 {
1881         if (use_ms_threadpool ()) {
1882                 mono_threadpool_ms_resume ();
1883                 return;
1884         }
1885         suspended = FALSE;
1886 }