tzh
2024-08-22 c7d0944258c7d0943aa7b2211498fd612971ce27
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
 
/*
 *  Copyright (c) 2003, Intel Corporation. All rights reserved.
 *  Created by:  crystal.xiong REMOVE-THIS AT intel DOT com
 *  This file is licensed under the GPL license.  For the full content
 *  of this license, see the COPYING file at the top level of this
 *  source tree.
 */
 
/* There are n TF threads, n is equal to the processors in the system minus
 * one. TFs are used to keep busy these CPUs, which have priority 4. A
 * TL thread with priority 1 is created, which locks mutex1 and
 * does workload. A TB1 thread with higher priority 2 is created and try
 * to lock mutex1 of TL, TB1 will also lock another mutex mutex2. A TB2 thread
 * with high priority 5 is created and try to lock mutex2 of TB1. Then TB's
 * priority will boost to TB2's, and TL's priority will boost to TB1's.
 * There are another 1 thread TP, which is used to check the
 * priority change of TL, P(TB1)<P(TL)<P(TP)<P(TB2), P(TH) stands for
 * the priority of TH thread. Main thread has the highest priority 8,
 * which will control the running steps of those threads, including
 * creating threads, stopping threads. There is another thread to collect
 * the sample data with priority 7.
 *
 * Steps:
 * 1.    Create n TF threads, n is equal to processors number minus one. TF
 *     will do workload.
 * 2.    Create 1 TP threads and do workload. The thread
 *     will keep running when TL is created.
 * 3.    Create 1 TL thread to lock mutex1. TL will get a chance to
 *     run when TP sleep a wee bit in between.
 * 4.    Create 1 TB1 thread to lock mutex2 and try to lock mutex1, TL's priority will
 *    be boosted to TB1
 * 5.    Create 1 TB2 thread to lock mutex2. TB1's priority will boost to
 *      TB2's priority, then TL's priority will boost to TB1's new priority.
 * 6.    Stop these threads.
 *
 */
 
#warning "Contains Linux-isms that need fixing."
 
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <sched.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include "test.h"
#include "pitest.h"
 
int cpus;
pthread_mutex_t mutex1;
pthread_mutex_t mutex2;
volatile int ts_stop = 0;
volatile double base_time;
 
struct thread_param {
   int index;
   volatile int stop;
   int sleep_ms;
   int priority;
   int policy;
   const char *name;
   int cpu;
   volatile unsigned futex;
   volatile unsigned should_stall;
   volatile unsigned progress;
} tp[] = {
   {
   0, 0, 0, 1, SCHED_FIFO, "TL", 0, 0, 0, 0}, {
   1, 0, 100, 4, SCHED_FIFO, "TP", 0, 0, 0, 0}, {
   2, 0, 0, 2, SCHED_FIFO, "TF", 1, 0, 0, 0}, {
   3, 0, 0, 2, SCHED_FIFO, "TF", 2, 0, 0, 0}, {
   4, 0, 0, 2, SCHED_FIFO, "TF", 3, 0, 0, 0}, {
   5, 0, 0, 2, SCHED_FIFO, "TF", 4, 0, 0, 0}, {
   6, 0, 0, 2, SCHED_FIFO, "TF", 5, 0, 0, 0}, {
   7, 0, 0, 2, SCHED_FIFO, "TF", 6, 0, 0, 0}
};
 
volatile unsigned do_work_dummy;
void do_work(unsigned granularity_top, volatile unsigned *progress)
{
   unsigned granularity_cnt, i;
   unsigned top = 5 * 1000 * 1000;
   unsigned dummy = do_work_dummy;
 
   for (granularity_cnt = 0; granularity_cnt < granularity_top;
        granularity_cnt++) {
       for (i = 0; i < top; i++)
           dummy = i | dummy;
       (*progress)++;
   }
   return;
}
 
void *thread_fn(void *param)
{
   struct thread_param *tp = param;
   struct timespec ts;
   int rc;
   unsigned long mask = 1 << tp->cpu;
 
#if __linux__
   rc = sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask);
   if (rc < 0) {
       EPRINTF("UNRESOLVED: Thread %s index %d: Can't set affinity: "
           "%d %s", tp->name, tp->index, rc, strerror(rc));
       exit(UNRESOLVED);
   }
#endif
   test_set_priority(pthread_self(), SCHED_FIFO, tp->priority);
 
   DPRINTF(stdout, "#EVENT %f Thread %s Started\n",
       seconds_read() - base_time, tp->name);
   DPRINTF(stderr, "Thread %s index %d: started\n", tp->name, tp->index);
 
   tp->progress = 0;
   ts.tv_sec = 0;
   ts.tv_nsec = tp->sleep_ms * 1000 * 1000;
   if (tp->index == 0)
       pthread_mutex_lock(&mutex1);
   while (!tp->stop) {
       do_work(5, &tp->progress);
       if (tp->sleep_ms == 0)
           continue;
       rc = nanosleep(&ts, NULL);
       if (rc < 0) {
           EPRINTF("UNRESOLVED: Thread %s %d: nanosleep returned "
               "%d %s", tp->name, tp->index, rc, strerror(rc));
           exit(UNRESOLVED);
       }
   }
   if (tp->index == 0)
       pthread_mutex_unlock(&mutex1);
 
   DPRINTF(stdout, "#EVENT %f Thread %s Stopped\n",
       seconds_read() - base_time, tp->name);
   return NULL;
}
 
void *thread_sample(void *arg)
{
   char buffer[1024];
   struct timespec ts;
   double period = 300;
   double newtime;
   size_t size;
   int i;
   int rc;
 
   test_set_priority(pthread_self(), SCHED_FIFO, 6);
   DPRINTF(stderr, "Thread Sampler: started\n");
   DPRINTF(stdout, "# COLUMNS %d Time TL TP ", 2 + cpus);
   for (i = 0; i < (cpus - 1); i++)
       DPRINTF(stdout, "TF%d ", i);
   DPRINTF(stdout, "\n");
   ts.tv_sec = 0;
   ts.tv_nsec = period * 1000 * 1000;
   while (!ts_stop) {
       newtime = seconds_read();
       size = snprintf(buffer, 1023, "%f ", newtime - base_time);
       for (i = 0; i < cpus + 1; i++)
           size +=
               snprintf(buffer + size, 1023 - size, "%u ",
                    tp[i].progress);
       DPRINTF(stdout, "%s\n", buffer);
       rc = nanosleep(&ts, NULL);
       if (rc < 0)
           EPRINTF("UNRESOLVED: Thread %s %d: nanosleep returned "
               "%d %s", tp->name, tp->index, rc, strerror(rc));
   }
   return NULL;
}
 
void *thread_tb1(void *arg)
{
   struct timespec boost_time;
   double t0, t1;
   int rc;
 
   test_set_priority(pthread_self(), SCHED_FIFO, 3);
   DPRINTF(stderr, "Thread TB1: started\n");
   DPRINTF(stdout, "#EVENT %f Thread TB1 Started\n",
       seconds_read() - base_time);
 
   pthread_mutex_lock(&mutex2);
 
   boost_time.tv_sec = time(NULL) + *(time_t *) arg;
   boost_time.tv_nsec = 0;
   t0 = seconds_read();
   rc = pthread_mutex_timedlock(&mutex1, &boost_time);
   t1 = seconds_read();
 
   DPRINTF(stdout, "#EVENT %f TB1 Waited on mutex1 for %.2f s\n",
       t1 - base_time, t1 - t0);
 
   if (rc != ETIMEDOUT) {
       EPRINTF("FAIL: Thread TB1: lock returned %d %s, "
           "slept %f", rc, strerror(rc), t1 - t0);
       exit(FAIL);
   }
 
   pthread_mutex_unlock(&mutex2);
   return NULL;
}
 
void *thread_tb2(void *arg)
{
   struct timespec boost_time;
   double t0, t1;
   int rc;
 
   test_set_priority(pthread_self(), SCHED_FIFO, 5);
   DPRINTF(stderr, "Thread TB2: started\n");
   DPRINTF(stdout, "#EVENT %f Thread TB2 Started\n",
       seconds_read() - base_time);
 
   boost_time.tv_sec = time(NULL) + *(time_t *) arg;
   boost_time.tv_nsec = 0;
 
   t0 = seconds_read();
   rc = pthread_mutex_timedlock(&mutex2, &boost_time);
   t1 = seconds_read();
 
   DPRINTF(stdout, "#EVENT %f Thread TB2 Waited on mutex2 for %.2f s\n",
       t1 - base_time, t1 - t0);
 
   if (rc != ETIMEDOUT) {
       EPRINTF("FAIL: Thread TB2: lock mutex2 returned %d %s, "
           "slept %f", rc, strerror(rc), t1 - t0);
       exit(FAIL);
   }
   return NULL;
}
 
int main(void)
{
   cpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);
   pthread_mutexattr_t mutex_attr;
   pthread_attr_t threadattr;
   pthread_t threads[cpus - 1];
   pthread_t threadsample, threadtp, threadtl, threadtb1, threadtb2;
 
   time_t multiplier = 1;
   int i;
   int rc;
 
   test_set_priority(pthread_self(), SCHED_FIFO, 8);
   base_time = seconds_read();
 
   /* Initialize mutex1, mutex2 with PTHREAD_PRIO_INHERIT protocol */
   mutex_attr_init(&mutex_attr);
   mutex_init(&mutex1, &mutex_attr);
   mutex_init(&mutex2, &mutex_attr);
 
   /* Initialize thread attr */
   threadattr_init(&threadattr);
 
   /* Start the sample thread */
   DPRINTF(stderr, "Main Thread: Creating sample thread\n");
   rc = pthread_create(&threadsample, &threadattr, thread_sample, NULL);
   if (rc != 0) {
       EPRINTF("UNRESOLVED: pthread_create: %d %s", rc, strerror(rc));
       exit(UNRESOLVED);
   }
 
   /* Start the TF threads */
   DPRINTF(stderr, "Main Thread: Creating %d TF threads\n", cpus - 1);
   for (i = 0; i < cpus - 1; i++) {
       rc = pthread_create(&threads[i], &threadattr, thread_fn,
                   &tp[i + 2]);
       if (rc != 0) {
           EPRINTF("UNRESOLVED: pthread_create: %d %s",
               rc, strerror(rc));
           exit(UNRESOLVED);
       }
   }
   sleep(base_time + multiplier * 10 - seconds_read());
 
   /* Start TP thread */
   DPRINTF(stderr, "Main Thread: Creating TP thread\n");
   rc = pthread_create(&threadtp, &threadattr, thread_fn, &tp[1]);
   if (rc != 0) {
       EPRINTF("UNRESOLVED: pthread_create: %d %s", rc, strerror(rc));
       exit(UNRESOLVED);
   }
   sleep(base_time + multiplier * 20 - seconds_read());
 
   /* Start TL thread */
   DPRINTF(stderr, "Main Thread: Creating TL thread\n");
   rc = pthread_create(&threadtl, &threadattr, thread_fn, &tp[0]);
   if (rc != 0) {
       EPRINTF("UNRESOLVED: pthread_create: %d %s", rc, strerror(rc));
       exit(UNRESOLVED);
   }
   sleep(base_time + multiplier * 30 - seconds_read());
 
   /* Start TB1 thread (the lowest priority thread) */
   time_t timeout = multiplier * 40;
   rc = pthread_create(&threadtb1, &threadattr, thread_tb1, &timeout);
   if (rc != 0) {
       EPRINTF("UNRESOLVED: pthread_create: %d %s", rc, strerror(rc));
       exit(UNRESOLVED);
   }
   sleep(base_time + multiplier * 40 - seconds_read());
 
   /* Start TB2 thread (boosting thread) */
   timeout = multiplier * 20;
   rc = pthread_create(&threadtb2, &threadattr, thread_tb2, &timeout);
   if (rc != 0) {
       EPRINTF("UNRESOLVED: pthread_create: %d %s", rc, strerror(rc));
       exit(UNRESOLVED);
   }
   sleep(base_time + multiplier * 75 - seconds_read());
 
   /* Stop TL thread */
   tp[0].stop = 1;
   sleep(base_time + multiplier * 85 - seconds_read());
 
   /* Stop TP thread */
   tp[1].stop = 1;
   sleep(base_time + multiplier * 95 - seconds_read());
 
   /* Stop TF threads */
   for (i = 2; i < cpus - 1; i++) {
       tp[i].stop = 1;
   }
 
   /* Stop sampler */
   ts_stop = 1;
   DPRINTF(stderr, "Main Thread: stop sampler thread\n");
   return 0;
}