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