OSDN Git Service

PR ada/53766
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / s-taprop.ads
1 ------------------------------------------------------------------------------
2 --                                                                          --
3 --                GNU ADA RUN-TIME LIBRARY (GNARL) COMPONENTS               --
4 --                                                                          --
5 --     S Y S T E M . T A S K _ P R I M I T I V E S .O P E R A T I O N S     --
6 --                                                                          --
7 --                                  S p e c                                 --
8 --                                                                          --
9 --          Copyright (C) 1992-2011, Free Software Foundation, Inc.         --
10 --                                                                          --
11 -- GNARL is free software; you can  redistribute it  and/or modify it under --
12 -- terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- --
13 -- ware  Foundation;  either version 3,  or (at your option) any later ver- --
14 -- sion.  GNAT is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- --
15 -- OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY --
16 -- or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.                                     --
17 --                                                                          --
18 -- As a special exception under Section 7 of GPL version 3, you are granted --
19 -- additional permissions described in the GCC Runtime Library Exception,   --
20 -- version 3.1, as published by the Free Software Foundation.               --
21 --                                                                          --
22 -- You should have received a copy of the GNU General Public License and    --
23 -- a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;     --
24 -- see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see    --
25 -- <http://www.gnu.org/licenses/>.                                          --
26 --                                                                          --
27 -- GNARL was developed by the GNARL team at Florida State University.       --
28 -- Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies, Inc.     --
29 --                                                                          --
30 ------------------------------------------------------------------------------
31
32 --  This package contains all the GNULL primitives that interface directly with
33 --  the underlying OS.
34
35 with System.Parameters;
36 with System.Tasking;
37 with System.OS_Interface;
38
39 package System.Task_Primitives.Operations is
40    pragma Preelaborate;
41
42    package ST renames System.Tasking;
43    package OSI renames System.OS_Interface;
44
45    procedure Initialize (Environment_Task : ST.Task_Id);
46    --  Perform initialization and set up of the environment task for proper
47    --  operation of the tasking run-time. This must be called once, before any
48    --  other subprograms of this package are called.
49
50    procedure Create_Task
51      (T          : ST.Task_Id;
52       Wrapper    : System.Address;
53       Stack_Size : System.Parameters.Size_Type;
54       Priority   : System.Any_Priority;
55       Succeeded  : out Boolean);
56    pragma Inline (Create_Task);
57    --  Create a new low-level task with ST.Task_Id T and place other needed
58    --  information in the ATCB.
59    --
60    --  A new thread of control is created, with a stack of at least Stack_Size
61    --  storage units, and the procedure Wrapper is called by this new thread
62    --  of control. If Stack_Size = Unspecified_Storage_Size, choose a default
63    --  stack size; this may be effectively "unbounded" on some systems.
64    --
65    --  The newly created low-level task is associated with the ST.Task_Id T
66    --  such that any subsequent call to Self from within the context of the
67    --  low-level task returns T.
68    --
69    --  The caller is responsible for ensuring that the storage of the Ada
70    --  task control block object pointed to by T persists for the lifetime
71    --  of the new task.
72    --
73    --  Succeeded is set to true unless creation of the task failed,
74    --  as it may if there are insufficient resources to create another task.
75
76    procedure Enter_Task (Self_ID : ST.Task_Id);
77    pragma Inline (Enter_Task);
78    --  Initialize data structures specific to the calling task. Self must be
79    --  the ID of the calling task. It must be called (once) by the task
80    --  immediately after creation, while abort is still deferred. The effects
81    --  of other operations defined below are not defined unless the caller has
82    --  previously called Initialize_Task.
83
84    procedure Exit_Task;
85    pragma Inline (Exit_Task);
86    --  Destroy the thread of control. Self must be the ID of the calling task.
87    --  The effects of further calls to operations defined below on the task
88    --  are undefined thereafter.
89
90    ----------------------------------
91    -- ATCB allocation/deallocation --
92    ----------------------------------
93
94    package ATCB_Allocation is
95
96       function New_ATCB (Entry_Num : ST.Task_Entry_Index) return ST.Task_Id;
97       pragma Inline (New_ATCB);
98       --  Allocate a new ATCB with the specified number of entries
99
100       procedure Free_ATCB (T : ST.Task_Id);
101       pragma Inline (Free_ATCB);
102       --  Deallocate an ATCB previously allocated by New_ATCB
103
104    end ATCB_Allocation;
105
106    function New_ATCB (Entry_Num : ST.Task_Entry_Index) return ST.Task_Id
107      renames ATCB_Allocation.New_ATCB;
108
109    procedure Initialize_TCB (Self_ID : ST.Task_Id; Succeeded : out Boolean);
110    pragma Inline (Initialize_TCB);
111    --  Initialize all fields of the TCB
112
113    procedure Finalize_TCB (T : ST.Task_Id);
114    pragma Inline (Finalize_TCB);
115    --  Finalizes Private_Data of ATCB, and then deallocates it. This is also
116    --  responsible for recovering any storage or other resources that were
117    --  allocated by Create_Task (the one in this package). This should only be
118    --  called from Free_Task. After it is called there should be no further
119    --  reference to the ATCB that corresponds to T.
120
121    procedure Abort_Task (T : ST.Task_Id);
122    pragma Inline (Abort_Task);
123    --  Abort the task specified by T (the target task). This causes the target
124    --  task to asynchronously raise Abort_Signal if abort is not deferred, or
125    --  if it is blocked on an interruptible system call.
126    --
127    --  precondition:
128    --    the calling task is holding T's lock and has abort deferred
129    --
130    --  postcondition:
131    --    the calling task is holding T's lock and has abort deferred.
132
133    --  ??? modify GNARL to skip wakeup and always call Abort_Task
134
135    function Self return ST.Task_Id;
136    pragma Inline (Self);
137    --  Return a pointer to the Ada Task Control Block of the calling task
138
139    type Lock_Level is
140      (PO_Level,
141       Global_Task_Level,
142       RTS_Lock_Level,
143       ATCB_Level);
144    --  Type used to describe kind of lock for second form of Initialize_Lock
145    --  call specified below. See locking rules in System.Tasking (spec) for
146    --  more details.
147
148    procedure Initialize_Lock
149      (Prio : System.Any_Priority;
150       L    : not null access Lock);
151    procedure Initialize_Lock
152      (L     : not null access RTS_Lock;
153       Level : Lock_Level);
154    pragma Inline (Initialize_Lock);
155    --  Initialize a lock object
156    --
157    --  For Lock, Prio is the ceiling priority associated with the lock. For
158    --  RTS_Lock, the ceiling is implicitly Priority'Last.
159    --
160    --  If the underlying system does not support priority ceiling
161    --  locking, the Prio parameter is ignored.
162    --
163    --  The effect of either initialize operation is undefined unless is a lock
164    --  object that has not been initialized, or which has been finalized since
165    --  it was last initialized.
166    --
167    --  The effects of the other operations on lock objects are undefined
168    --  unless the lock object has been initialized and has not since been
169    --  finalized.
170    --
171    --  Initialization of the per-task lock is implicit in Create_Task
172    --
173    --  These operations raise Storage_Error if a lack of storage is detected
174
175    procedure Finalize_Lock (L : not null access Lock);
176    procedure Finalize_Lock (L : not null access RTS_Lock);
177    pragma Inline (Finalize_Lock);
178    --  Finalize a lock object, freeing any resources allocated by the
179    --  corresponding Initialize_Lock operation.
180
181    procedure Write_Lock
182      (L                 : not null access Lock;
183       Ceiling_Violation : out Boolean);
184    procedure Write_Lock
185      (L           : not null access RTS_Lock;
186       Global_Lock : Boolean := False);
187    procedure Write_Lock
188      (T : ST.Task_Id);
189    pragma Inline (Write_Lock);
190    --  Lock a lock object for write access. After this operation returns,
191    --  the calling task holds write permission for the lock object. No other
192    --  Write_Lock or Read_Lock operation on the same lock object will return
193    --  until this task executes an Unlock operation on the same object. The
194    --  effect is undefined if the calling task already holds read or write
195    --  permission for the lock object L.
196    --
197    --  For the operation on Lock, Ceiling_Violation is set to true iff the
198    --  operation failed, which will happen if there is a priority ceiling
199    --  violation.
200    --
201    --  For the operation on RTS_Lock, Global_Lock should be set to True
202    --  if L is a global lock (Single_RTS_Lock, Global_Task_Lock).
203    --
204    --  For the operation on ST.Task_Id, the lock is the special lock object
205    --  associated with that task's ATCB. This lock has effective ceiling
206    --  priority high enough that it is safe to call by a task with any
207    --  priority in the range System.Priority. It is implicitly initialized
208    --  by task creation. The effect is undefined if the calling task already
209    --  holds T's lock, or has interrupt-level priority. Finalization of the
210    --  per-task lock is implicit in Exit_Task.
211
212    procedure Read_Lock
213      (L                 : not null access Lock;
214       Ceiling_Violation : out Boolean);
215    pragma Inline (Read_Lock);
216    --  Lock a lock object for read access. After this operation returns,
217    --  the calling task has non-exclusive read permission for the logical
218    --  resources that are protected by the lock. No other Write_Lock operation
219    --  on the same object will return until this task and any other tasks with
220    --  read permission for this lock have executed Unlock operation(s) on the
221    --  lock object. A Read_Lock for a lock object may return immediately while
222    --  there are tasks holding read permission, provided there are no tasks
223    --  holding write permission for the object. The effect is undefined if
224    --  the calling task already holds read or write permission for L.
225    --
226    --  Alternatively: An implementation may treat Read_Lock identically to
227    --  Write_Lock. This simplifies the implementation, but reduces the level
228    --  of concurrency that can be achieved.
229    --
230    --  Note that Read_Lock is not defined for RT_Lock and ST.Task_Id.
231    --  That is because (1) so far Read_Lock has always been implemented
232    --  the same as Write_Lock, (2) most lock usage inside the RTS involves
233    --  potential write access, and (3) implementations of priority ceiling
234    --  locking that make a reader-writer distinction have higher overhead.
235
236    procedure Unlock
237      (L : not null access Lock);
238    procedure Unlock
239      (L           : not null access RTS_Lock;
240       Global_Lock : Boolean := False);
241    procedure Unlock
242      (T : ST.Task_Id);
243    pragma Inline (Unlock);
244    --  Unlock a locked lock object
245    --
246    --  The effect is undefined unless the calling task holds read or write
247    --  permission for the lock L, and L is the lock object most recently
248    --  locked by the calling task for which the calling task still holds
249    --  read or write permission. (That is, matching pairs of Lock and Unlock
250    --  operations on each lock object must be properly nested.)
251
252    --  For the operation on RTS_Lock, Global_Lock should be set to True if L
253    --  is a global lock (Single_RTS_Lock, Global_Task_Lock).
254    --
255    --  Note that Write_Lock for RTS_Lock does not have an out-parameter.
256    --  RTS_Locks are used in situations where we have not made provision for
257    --  recovery from ceiling violations. We do not expect them to occur inside
258    --  the runtime system, because all RTS locks have ceiling Priority'Last.
259
260    --  There is one way there can be a ceiling violation. That is if the
261    --  runtime system is called from a task that is executing in the
262    --  Interrupt_Priority range.
263
264    --  It is not clear what to do about ceiling violations due to RTS calls
265    --  done at interrupt priority. In general, it is not acceptable to give
266    --  all RTS locks interrupt priority, since that would give terrible
267    --  performance on systems where this has the effect of masking hardware
268    --  interrupts, though we could get away allowing Interrupt_Priority'last
269    --  where we are layered on an OS that does not allow us to mask interrupts.
270    --  Ideally, we would like to raise Program_Error back at the original point
271    --  of the RTS call, but this would require a lot of detailed analysis and
272    --  recoding, with almost certain performance penalties.
273
274    --  For POSIX systems, we considered just skipping setting priority ceiling
275    --  on RTS locks. This would mean there is no ceiling violation, but we
276    --  would end up with priority inversions inside the runtime system,
277    --  resulting in failure to satisfy the Ada priority rules, and possible
278    --  missed validation tests. This could be compensated-for by explicit
279    --  priority-change calls to raise the caller to Priority'Last whenever it
280    --  first enters the runtime system, but the expected overhead seems high,
281    --  though it might be lower than using locks with ceilings if the
282    --  underlying implementation of ceiling locks is an inefficient one.
283
284    --  This issue should be reconsidered whenever we get around to checking
285    --  for calls to potentially blocking operations from within protected
286    --  operations. If we check for such calls and catch them on entry to the
287    --  OS, it may be that we can eliminate the possibility of ceiling
288    --  violations inside the RTS. For this to work, we would have to forbid
289    --  explicitly setting the priority of a task to anything in the
290    --  Interrupt_Priority range, at least. We would also have to check that
291    --  there are no RTS-lock operations done inside any operations that are
292    --  not treated as potentially blocking.
293
294    --  The latter approach seems to be the best, i.e. to check on entry to RTS
295    --  calls that may need to use locks that the priority is not in the
296    --  interrupt range. If there are RTS operations that NEED to be called
297    --  from interrupt handlers, those few RTS locks should then be converted
298    --  to PO-type locks, with ceiling Interrupt_Priority'Last.
299
300    --  For now, we will just shut down the system if there is ceiling violation
301
302    procedure Set_Ceiling
303      (L    : not null access Lock;
304       Prio : System.Any_Priority);
305    pragma Inline (Set_Ceiling);
306    --  Change the ceiling priority associated to the lock
307    --
308    --  The effect is undefined unless the calling task holds read or write
309    --  permission for the lock L, and L is the lock object most recently
310    --  locked by the calling task for which the calling task still holds
311    --  read or write permission. (That is, matching pairs of Lock and Unlock
312    --  operations on each lock object must be properly nested.)
313
314    procedure Yield (Do_Yield : Boolean := True);
315    pragma Inline (Yield);
316    --  Yield the processor. Add the calling task to the tail of the ready queue
317    --  for its active_priority. On most platforms, Yield is a no-op if Do_Yield
318    --  is False. But on some platforms (notably VxWorks), Do_Yield is ignored.
319    --  This is only used in some very rare cases where a Yield should have an
320    --  effect on a specific target and not on regular ones.
321
322    procedure Set_Priority
323      (T : ST.Task_Id;
324       Prio : System.Any_Priority;
325       Loss_Of_Inheritance : Boolean := False);
326    pragma Inline (Set_Priority);
327    --  Set the priority of the task specified by T to T.Current_Priority. The
328    --  priority set is what would correspond to the Ada concept of "base
329    --  priority" in the terms of the lower layer system, but the operation may
330    --  be used by the upper layer to implement changes in "active priority"
331    --  that are not due to lock effects. The effect should be consistent with
332    --  the Ada Reference Manual. In particular, when a task lowers its
333    --  priority due to the loss of inherited priority, it goes at the head of
334    --  the queue for its new priority (RM D.2.2 par 9). Loss_Of_Inheritance
335    --  helps the underlying implementation to do it right when the OS doesn't.
336
337    function Get_Priority (T : ST.Task_Id) return System.Any_Priority;
338    pragma Inline (Get_Priority);
339    --  Returns the priority last set by Set_Priority for this task
340
341    function Monotonic_Clock return Duration;
342    pragma Inline (Monotonic_Clock);
343    --  Returns "absolute" time, represented as an offset relative to "the
344    --  Epoch", which is Jan 1, 1970. This clock implementation is immune to
345    --  the system's clock changes.
346
347    function RT_Resolution return Duration;
348    pragma Inline (RT_Resolution);
349    --  Returns resolution of the underlying clock used to implement RT_Clock
350
351    ----------------
352    -- Extensions --
353    ----------------
354
355    --  Whoever calls either of the Sleep routines is responsible for checking
356    --  for pending aborts before the call. Pending priority changes are handled
357    --  internally.
358
359    procedure Sleep
360      (Self_ID : ST.Task_Id;
361       Reason  : System.Tasking.Task_States);
362    pragma Inline (Sleep);
363    --  Wait until the current task, T,  is signaled to wake up
364    --
365    --  precondition:
366    --    The calling task is holding its own ATCB lock
367    --    and has abort deferred
368    --
369    --  postcondition:
370    --    The calling task is holding its own ATCB lock and has abort deferred.
371
372    --  The effect is to atomically unlock T's lock and wait, so that another
373    --  task that is able to lock T's lock can be assured that the wait has
374    --  actually commenced, and that a Wakeup operation will cause the waiting
375    --  task to become ready for execution once again. When Sleep returns, the
376    --  waiting task will again hold its own ATCB lock. The waiting task may
377    --  become ready for execution at any time (that is, spurious wakeups are
378    --  permitted), but it will definitely become ready for execution when a
379    --  Wakeup operation is performed for the same task.
380
381    procedure Timed_Sleep
382      (Self_ID  : ST.Task_Id;
383       Time     : Duration;
384       Mode     : ST.Delay_Modes;
385       Reason   : System.Tasking.Task_States;
386       Timedout : out Boolean;
387       Yielded  : out Boolean);
388    --  Combination of Sleep (above) and Timed_Delay
389
390    procedure Timed_Delay
391      (Self_ID : ST.Task_Id;
392       Time    : Duration;
393       Mode    : ST.Delay_Modes);
394    --  Implement the semantics of the delay statement.
395    --  The caller should be abort-deferred and should not hold any locks.
396
397    procedure Wakeup
398      (T      : ST.Task_Id;
399       Reason : System.Tasking.Task_States);
400    pragma Inline (Wakeup);
401    --  Wake up task T if it is waiting on a Sleep call (of ordinary
402    --  or timed variety), making it ready for execution once again.
403    --  If the task T is not waiting on a Sleep, the operation has no effect.
404
405    function Environment_Task return ST.Task_Id;
406    pragma Inline (Environment_Task);
407    --  Return the task ID of the environment task
408    --  Consider putting this into a variable visible directly
409    --  by the rest of the runtime system. ???
410
411    function Get_Thread_Id (T : ST.Task_Id) return OSI.Thread_Id;
412    --  Return the thread id of the specified task
413
414    function Is_Valid_Task return Boolean;
415    pragma Inline (Is_Valid_Task);
416    --  Does the calling thread have an ATCB?
417
418    function Register_Foreign_Thread return ST.Task_Id;
419    --  Allocate and initialize a new ATCB for the current thread
420
421    -----------------------
422    -- RTS Entrance/Exit --
423    -----------------------
424
425    --  Following two routines are used for possible operations needed to be
426    --  setup/cleared upon entrance/exit of RTS while maintaining a single
427    --  thread of control in the RTS. Since we intend these routines to be used
428    --  for implementing the Single_Lock RTS, Lock_RTS should follow the first
429    --  Defer_Abort operation entering RTS. In the same fashion Unlock_RTS
430    --  should precede the last Undefer_Abort exiting RTS.
431    --
432    --  These routines also replace the functions Lock/Unlock_All_Tasks_List
433
434    procedure Lock_RTS;
435    --  Take the global RTS lock
436
437    procedure Unlock_RTS;
438    --  Release the global RTS lock
439
440    --------------------
441    -- Stack Checking --
442    --------------------
443
444    --  Stack checking in GNAT is done using the concept of stack probes. A
445    --  stack probe is an operation that will generate a storage error if
446    --  an insufficient amount of stack space remains in the current task.
447
448    --  The exact mechanism for a stack probe is target dependent. Typical
449    --  possibilities are to use a load from a non-existent page, a store to a
450    --  read-only page, or a comparison with some stack limit constant. Where
451    --  possible we prefer to use a trap on a bad page access, since this has
452    --  less overhead. The generation of stack probes is either automatic if
453    --  the ABI requires it (as on for example DEC Unix), or is controlled by
454    --  the gcc parameter -fstack-check.
455
456    --  When we are using bad-page accesses, we need a bad page, called guard
457    --  page, at the end of each task stack. On some systems, this is provided
458    --  automatically, but on other systems, we need to create the guard page
459    --  ourselves, and the procedure Stack_Guard is provided for this purpose.
460
461    procedure Stack_Guard (T : ST.Task_Id; On : Boolean);
462    --  Ensure guard page is set if one is needed and the underlying thread
463    --  system does not provide it. The procedure is as follows:
464    --
465    --    1. When we create a task adjust its size so a guard page can
466    --       safely be set at the bottom of the stack.
467    --
468    --    2. When the thread is created (and its stack allocated by the
469    --       underlying thread system), get the stack base (and size, depending
470    --       how the stack is growing), and create the guard page taking care
471    --       of page boundaries issues.
472    --
473    --    3. When the task is destroyed, remove the guard page.
474    --
475    --  If On is true then protect the stack bottom (i.e make it read only)
476    --  else unprotect it (i.e. On is True for the call when creating a task,
477    --  and False when a task is destroyed).
478    --
479    --  The call to Stack_Guard has no effect if guard pages are not used on
480    --  the target, or if guard pages are automatically provided by the system.
481
482    ------------------------
483    -- Suspension objects --
484    ------------------------
485
486    --  These subprograms provide the functionality required for synchronizing
487    --  on a suspension object. Tasks can suspend execution and relinquish the
488    --  processors until the condition is signaled.
489
490    function Current_State (S : Suspension_Object) return Boolean;
491    --  Return the state of the suspension object
492
493    procedure Set_False (S : in out Suspension_Object);
494    --  Set the state of the suspension object to False
495
496    procedure Set_True (S : in out Suspension_Object);
497    --  Set the state of the suspension object to True. If a task were
498    --  suspended on the protected object then this task is released (and
499    --  the state of the suspension object remains set to False).
500
501    procedure Suspend_Until_True (S : in out Suspension_Object);
502    --  If the state of the suspension object is True then the calling task
503    --  continues its execution, and the state is set to False. If the state
504    --  of the object is False then the task is suspended on the suspension
505    --  object until a Set_True operation is executed. Program_Error is raised
506    --  if another task is already waiting on that suspension object.
507
508    procedure Initialize (S : in out Suspension_Object);
509    --  Initialize the suspension object
510
511    procedure Finalize (S : in out Suspension_Object);
512    --  Finalize the suspension object
513
514    -----------------------------------------
515    -- Runtime System Debugging Interfaces --
516    -----------------------------------------
517
518    --  These interfaces have been added to assist in debugging the
519    --  tasking runtime system.
520
521    function Check_Exit (Self_ID : ST.Task_Id) return Boolean;
522    pragma Inline (Check_Exit);
523    --  Check that the current task is holding only Global_Task_Lock
524
525    function Check_No_Locks (Self_ID : ST.Task_Id) return Boolean;
526    pragma Inline (Check_No_Locks);
527    --  Check that current task is holding no locks
528
529    function Suspend_Task
530      (T           : ST.Task_Id;
531       Thread_Self : OSI.Thread_Id) return Boolean;
532    --  Suspend a specific task when the underlying thread library provides this
533    --  functionality, unless the thread associated with T is Thread_Self. Such
534    --  functionality is needed by gdb on some targets (e.g VxWorks) Return True
535    --  is the operation is successful. On targets where this operation is not
536    --  available, a dummy body is present which always returns False.
537
538    function Resume_Task
539      (T           : ST.Task_Id;
540       Thread_Self : OSI.Thread_Id) return Boolean;
541    --  Resume a specific task when the underlying thread library provides
542    --  such functionality, unless the thread associated with T is Thread_Self.
543    --  Such functionality is needed by gdb on some targets (e.g VxWorks)
544    --  Return True is the operation is successful
545
546    procedure Stop_All_Tasks;
547    --  Stop all tasks when the underlying thread library provides such
548    --  functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets (e.g
549    --  VxWorks) This function can be run from an interrupt handler. Return True
550    --  is the operation is successful
551
552    function Stop_Task (T : ST.Task_Id) return Boolean;
553    --  Stop a specific task when the underlying thread library provides
554    --  such functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets
555    --  (e.g VxWorks). Return True is the operation is successful.
556
557    function Continue_Task (T : ST.Task_Id) return Boolean;
558    --  Continue a specific task when the underlying thread library provides
559    --  such functionality. Such functionality is needed by gdb on some targets
560    --  (e.g VxWorks) Return True is the operation is successful
561
562    -------------------
563    -- Task affinity --
564    -------------------
565
566    procedure Set_Task_Affinity (T : ST.Task_Id);
567    --  Enforce at the operating system level the task affinity defined in the
568    --  Ada Task Control Block. Has no effect if the underlying operating system
569    --  does not support this capability.
570
571 end System.Task_Primitives.Operations;