nucleus/library/timely/timer_driver.cpp

   1 /*
   2 *  Name   : timer_driver
   3 *  Author : Chris Koeritz
   4
   5 * Copyright (c) 2003-$now By Author.  This program is free software; you can  *
   6 * redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General Public  *
   7 * License as published by the Free Software Foundation; either version 2 of   *
   8 * the License or (at your option) any later version.  This is online at:      *
   9 *     http://www.fsf.org/copyleft/gpl.html                                    *
  10 * Please send any updates to: fred@gruntose.com                               *
  11 \*****************************************************************************/
  12
  13 #include "timer_driver.h"
  14
  15 #include <application/windoze_helper.h>
  16 #include <basis/functions.h>
  17 #include <basis/mutex.h>
  18 #include <processes/ethread.h>
  19 #include <structures/amorph.h>
  20 #include <structures/static_memory_gremlin.h>
  21 #include <timely/time_control.h>
  22 #include <timely/time_stamp.h>
  23
  24 #include <signal.h>
  25 #include <stdio.h>
  26 #ifdef __UNIX__
  27   #include <sys/time.h>
  28 #endif
  29
  30 using namespace basis;
  31 using namespace processes;
  32 using namespace structures;
  33 using namespace timely;
  34
  35 //#define DEBUG_TIMER_DRIVER
  36   // uncomment for noisy code.
  37
  38 #undef LOG
  39 #define LOG(tpr) printf( (time_stamp::notarize() + "timer_driver::" + func + tpr).s() )
  40
  41 namespace timely {
  42
  43 const int INITIAL_TIMER_GRANULARITY = 14;
  44   // the timer will support durations of this length or greater initially.
  45   // later durations will be computed based on the timers waiting.
  46
  47 const int MAX_TIMER_PREDICTION = 140;
  48   // this is the maximum predictive delay before we wake up again to see if
  49   // any new timed items have arrived.  this helps us to not wait too long
  50   // when something's scheduled in between snoozes.
  51
  52 const int PAUSE_TIME = 200;
  53   // we will pause this many milliseconds if the timer is already occurring
  54   // when we're trying to get the lock on our list.
  55
  56 const int LONG_TIME = 1 * HOUR_ms;
  57   // the hook can be postponed a really long time with this when necessary.
  58
  59 //////////////
  60
  61 SAFE_STATIC(timer_driver, timer_driver::global_timer_driver, )
  62
  63 //////////////
  64
  65 #if defined(__UNIX__) || defined(__GNU_WINDOWS__)
  66 const int OUR_SIGNAL = SIGUSR2;
  67
  68 class signalling_thread : public ethread
  69 {
  70 public:
  71   signalling_thread(int initial_interval) : ethread(initial_interval) {}
  72
  73   void perform_activity(void *formal(ptr)) {
  74     raise(OUR_SIGNAL);
  75   }
  76
  77 private:
  78 };
  79 #endif
  80
  81 #if defined(__UNIX__) || defined(__GNU_WINDOWS__)
  82 void timer_driver_private_handler(int signal_seen)
  83 #elif defined(__WIN32__)
  84 void __stdcall timer_driver_private_handler(window_handle hwnd, basis::un_int msg,
  85     UINT_PTR id, un_long time)
  86 #else
  87   #error No timer method known for this OS.
  88 #endif
  89 {
  90 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
  91   #undef static_class_name
  92   #define static_class_name() "timer_driver"
  93   FUNCDEF("timer_driver_private_handler");
  94 #endif
  95 #if defined(__UNIX__) || defined(__GNU_WINDOWS__)
  96   int seen = signal_seen;
  97   if (seen != OUR_SIGNAL) {
  98 #elif defined(__WIN32__)
  99   basis::un_int *seen = (basis::un_int *)id;
 100   if (seen != program_wide_timer().real_timer_id()) {
 101 #else
 102   if (true) {  // unknown OS.
 103 #endif
 104 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 105     LOG(a_sprintf("unknown signal/message %x caught.", (void *)seen));
 106 #endif
 107     return;
 108   }
 109   program_wide_timer().handle_system_timer();
 110   #undef static_class_name
 111 }
 112
 113 //////////////
 114
 115 class driven_object_record
 116 {
 117 public:
 118   int _duration;  // the interval for timer hits on this object.
 119   timeable *_to_invoke;  // the object that will be called back.
 120   time_stamp _next_hit;  // next time the timer should hit for this object.
 121   bool _okay_to_invoke;  // true if this object is okay to call timers on.
 122   bool _handling_timer;  // true if we're handling this object right now.
 123
 124   driven_object_record(int duration, timeable *to_invoke)
 125   : _duration(duration), _to_invoke(to_invoke), _next_hit(duration),
 126     _okay_to_invoke(true), _handling_timer(false) {}
 127 };
 128
 129 class driven_objects_list
 130 : public amorph<driven_object_record>,
 131   public virtual root_object
 132 {
 133 public:
 134   DEFINE_CLASS_NAME("driven_objects_list");
 135
 136   int find_obj(timeable *obj) {
 137     for (int i = 0; i < elements(); i++) {
 138       if (borrow(i) && (borrow(i)->_to_invoke == obj))
 139         return i;
 140     }
 141     return common::NOT_FOUND;
 142   }
 143 };
 144
 145 //////////////
 146
 147 timer_driver::timer_driver()
 148 : _timers(new driven_objects_list),
 149   _lock(new mutex),
 150 #if defined(__UNIX__) || defined(__GNU_WINDOWS__)
 151   _prompter(new signalling_thread(INITIAL_TIMER_GRANULARITY)),
 152 #else
 153   _real_timer_id(NULL_POINTER),
 154 #endif
 155   _in_timer(false)
 156 {
 157   hookup_OS_timer(INITIAL_TIMER_GRANULARITY);
 158
 159 #ifdef __UNIX__
 160   // register for the our personal signal.
 161   signal(OUR_SIGNAL, &timer_driver_private_handler);
 162   _prompter->start(NULL_POINTER);
 163 #endif
 164 }
 165
 166 timer_driver::~timer_driver()
 167 {
 168 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 169   FUNCDEF("destructor");
 170 #endif
 171 #ifdef __UNIX__
 172   _prompter->stop();
 173
 174   struct sigaction action;
 175   action.sa_handler = SIG_DFL;
 176   action.sa_sigaction = NULL_POINTER;
 177   sigemptyset(&action.sa_mask);
 178   action.sa_flags = 0;
 179 #ifndef __APPLE__
 180   action.sa_restorer = NULL_POINTER;
 181 #endif
 182   int ret = sigaction(OUR_SIGNAL, &action, NULL_POINTER);
 183   if (ret) {
 184 ///uhhh
 185   }
 186 #endif
 187   unhook_OS_timer();
 188
 189   // make sure we aren't still in a timer handler when we reset our list.
 190   while (true) {
 191     _lock->lock();
 192     if (_in_timer) {
 193       _lock->unlock();
 194 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 195       LOG("waiting to acquire timer_driver lock.");
 196 #endif
 197       time_control::sleep_ms(PAUSE_TIME);
 198     } else {
 199       break;
 200     }
 201   }
 202
 203   _timers->reset();  // clear out the registered functions.
 204   _lock->unlock();
 205
 206   WHACK(_timers);
 207   WHACK(_lock);
 208 #ifdef __UNIX__
 209   WHACK(_prompter);
 210 #endif
 211
 212 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 213   LOG("timer_driver is closing down.");
 214 #endif
 215 }
 216
 217 #ifdef _MSC_VER
 218 basis::un_int *timer_driver::real_timer_id() { return _real_timer_id; }
 219 #endif
 220
 221 bool timer_driver::zap_timer(timeable *to_remove)
 222 {
 223 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 224   FUNCDEF("zap_timer");
 225 #endif
 226 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 227   if (_in_timer) {
 228     LOG("hmmm: zapping timer while handling previous timer...!");
 229   }
 230 #endif
 231   auto_synchronizer l(*_lock);
 232   int indy = _timers->find_obj(to_remove);
 233   if (negative(indy)) return false;  // unknown.
 234 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 235   LOG(a_sprintf("zapping timer %x.", to_remove));
 236 #endif
 237   driven_object_record *reco = _timers->borrow(indy);
 238   reco->_okay_to_invoke = false;
 239   if (reco->_handling_timer) {
 240     // results are not guaranteed if we see this situation.
 241 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 242     LOG(a_sprintf("Logic Error: timer %x being zapped WHILE BEING HANDLED!",
 243         to_remove));
 244 #endif
 245   }
 246   return true;
 247 }
 248
 249 bool timer_driver::set_timer(int duration, timeable *to_invoke)
 250 {
 251 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 252   FUNCDEF("set_timer");
 253   if (_in_timer) {
 254     LOG("hmmm: setting timer while handling previous timer...!");
 255   }
 256 #endif
 257 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 258   LOG(a_sprintf("setting timer %x to %d ms.", to_invoke, duration));
 259 #endif
 260   auto_synchronizer l(*_lock);
 261   // find any existing record.
 262   int indy = _timers->find_obj(to_invoke);
 263   if (negative(indy)) {
 264     // add a new record to list.
 265     _timers->append(new driven_object_record(duration, to_invoke));
 266   } else {
 267     // change the existing record.
 268     driven_object_record *reco = _timers->borrow(indy);
 269     reco->_duration = duration;
 270     reco->_okay_to_invoke = true;  // just in case.
 271   }
 272   return true;
 273 }
 274
 275 void timer_driver::handle_system_timer()
 276 {
 277 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 278   FUNCDEF("handle_system_timer");
 279 #endif
 280   if (_in_timer) {
 281 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 282     LOG("terrible error: invoked system timer while handling previous timer.");
 283 #endif
 284     return;
 285   }
 286   unhook_OS_timer();
 287
 288 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 289   LOG("into handling OS timer...");
 290 #endif
 291
 292   array<driven_object_record *> to_invoke_now;
 293
 294   {
 295     // lock the list for a short time, just to put in a stake for the timer
 296     // flag; no one is allowed to change the list while this is set to true.
 297     auto_synchronizer l(*_lock);
 298     _in_timer = true;
 299
 300     // zip across our list and find out which of the timer functions should be
 301     // invoked.
 302     for (int i = 0; i < _timers->elements(); i++) {
 303       driven_object_record *funky = _timers->borrow(i);
 304       if (!funky) {
 305         const char *msg = "error: timer_driver's timer list logic is broken.";
 306 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 307         LOG(msg);
 308 #endif
 309 #ifdef CATCH_ERRORS
 310         throw msg;
 311 #endif
 312         _timers->zap(i, i);
 313         i--;  // skip back over dud record.
 314         continue;
 315       }
 316       if (funky->_next_hit <= time_stamp()) {
 317         // this one needs to be jangled.
 318         to_invoke_now += funky;
 319       }
 320     }
 321   }
 322
 323 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 324   astring pointer_dump;
 325   for (int i = 0; i < to_invoke_now.length(); i++) {
 326     driven_object_record *funky = to_invoke_now[i];
 327     pointer_dump += a_sprintf("%x ", funky->_to_invoke);
 328   }
 329   if (pointer_dump.t())
 330     LOG(astring("activating ") + pointer_dump);
 331 #endif
 332
 333   // now that we have a list of timer functions, let's call on them.
 334   for (int i = 0; i < to_invoke_now.length(); i++) {
 335     driven_object_record *funky = to_invoke_now[i];
 336     {
 337       auto_synchronizer l(*_lock);
 338       if (!funky->_okay_to_invoke) continue;  // skip this guy.
 339       funky->_handling_timer = true;
 340     }
 341     // call the timer function.
 342     funky->_to_invoke->handle_timer_callback();
 343     {
 344       auto_synchronizer l(*_lock);
 345       funky->_handling_timer = false;
 346     }
 347     // reset the time for the next hit.
 348     funky->_next_hit.reset(funky->_duration);
 349   }
 350
 351   // compute the smallest duration before the next guy should fire.
 352   int next_timer_duration = MAX_TIMER_PREDICTION;
 353   time_stamp now;  // pick a point in time as reference for all timers.
 354   for (int i = 0; i < _timers->elements(); i++) {
 355     driven_object_record *funky = _timers->borrow(i);
 356     int funky_time = int(funky->_next_hit.value() - now.value());
 357     // we limit the granularity of timing since we don't want to be raging
 358     // on the CPU with too small a duration.
 359     if (funky_time < INITIAL_TIMER_GRANULARITY)
 360       funky_time = INITIAL_TIMER_GRANULARITY;
 361     if (funky_time < next_timer_duration)
 362       next_timer_duration = funky_time;
 363   }
 364
 365   {
 366     // release the timer flag again and do any cleanups that are necessary.
 367     auto_synchronizer l(*_lock);
 368     _in_timer = false;
 369     for (int i = 0; i < _timers->elements(); i++) {
 370       driven_object_record *funky = _timers->borrow(i);
 371       if (!funky->_okay_to_invoke) {
 372         // clean up something that was unhooked.
 373         _timers->zap(i, i);
 374         i--;
 375       }
 376     }
 377   }
 378
 379 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 380   LOG("done handling OS timer.");
 381 #endif
 382
 383   // set the next expiration time to the smallest next guy.
 384   reset_OS_timer(next_timer_duration);
 385 }
 386
 387 // the following OS_timer methods do not need to lock the mutex, since they
 388 // are not actually touching the list of timers.
 389
 390 void timer_driver::hookup_OS_timer(int duration)
 391 {
 392   FUNCDEF("hookup_OS_timer");
 393   if (negative(duration)) {
 394 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 395     LOG("seeing negative duration for timer!");
 396 #endif
 397     duration = 1;
 398   } else if (!duration) {
 399 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 400     LOG("patching zero duration for timer.");
 401 #endif
 402     duration = 1;
 403   }
 404 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 405   LOG(a_sprintf("hooking next OS timer in %d ms.", duration));
 406 #endif
 407 #if defined(__UNIX__) || defined(__GNU_WINDOWS__)
 408   // just make our thread hit after the duration specified.
 409   _prompter->reschedule(duration);
 410 #elif defined(_MSC_VER)
 411   int max_tries_left = 100;
 412   while (max_tries_left-- >= 0) {
 413     _real_timer_id = (basis::un_int *)SetTimer(NULL_POINTER, 0, duration,
 414         timer_driver_private_handler);
 415     if (!_real_timer_id) {
 416       // failure to set the timer.
 417       LOG("could not set the interval timer.");
 418       time_control::sleep_ms(50);  // snooze for a bit to see if we can get right.
 419       continue;
 420     } else
 421       break;  // success hooking timer.
 422   }
 423 #endif
 424 }
 425
 426 void timer_driver::unhook_OS_timer()
 427 {
 428 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 429   FUNCDEF("unhook_OS_timer");
 430 #endif
 431 #if defined(__UNIX__) || defined(__GNU_WINDOWS__)
 432   // postpone the thread for quite a while so we can take care of business.
 433   _prompter->reschedule(LONG_TIME);
 434 #elif defined(_MSC_VER)
 435   if (_real_timer_id) KillTimer(NULL_POINTER, (UINT_PTR)_real_timer_id);
 436 #endif
 437 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 438   LOG("unhooked OS timer.");
 439 #endif
 440 }
 441
 442 void timer_driver::reset_OS_timer(int next_hit)
 443 {
 444 #ifdef DEBUG_TIMER_DRIVER
 445   FUNCDEF("reset_OS_timer");
 446 #endif
 447   unhook_OS_timer();  // stop the timer from running.
 448   hookup_OS_timer(next_hit);  // restart the timer with the new interval.
 449 }
 450
 451 } //namespace.
 452