examples/performance-thread/pthread_shim/main.c

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright(c) 2015 Intel Corporation
   3  */
   4
   5 #define _GNU_SOURCE
   6 #include <stdio.h>
   7 #include <stdlib.h>
   8 #include <stdint.h>
   9 #include <inttypes.h>
  10 #include <sys/types.h>
  11 #include <string.h>
  12 #include <sys/queue.h>
  13 #include <stdarg.h>
  14 #include <errno.h>
  15 #include <getopt.h>
  16 #include <unistd.h>
  17 #include <sched.h>
  18 #include <pthread.h>
  19
  20 #include <rte_common.h>
  21 #include <rte_lcore.h>
  22 #include <rte_per_lcore.h>
  23 #include <rte_timer.h>
  24
  25 #include "lthread_api.h"
  26 #include "lthread_diag_api.h"
  27 #include "pthread_shim.h"
  28
  29 #define DEBUG_APP 0
  30 #define HELLOW_WORLD_MAX_LTHREADS 10
  31
  32 #ifndef __GLIBC__ /* sched_getcpu() is glibc-specific */
  33 #define sched_getcpu() rte_lcore_id()
  34 #endif
  35
  36 __thread int print_count;
  37 __thread pthread_mutex_t print_lock;
  38
  39 __thread pthread_mutex_t exit_lock;
  40 __thread pthread_cond_t exit_cond;
  41
  42 /*
  43  * A simple thread that demonstrates use of a mutex, a condition
  44  * variable, thread local storage, explicit yield, and thread exit.
  45  *
  46  * The thread uses a mutex to protect a shared counter which is incremented
  47  * and then it waits on condition variable before exiting.
  48  *
  49  * The thread argument is stored in and retrieved from TLS, using
  50  * the pthread key create, get and set specific APIs.
  51  *
  52  * The thread yields while holding the mutex, to provide opportunity
  53  * for other threads to contend.
  54  *
  55  * All of the pthread API functions used by this thread are actually
  56  * resolved to corresponding lthread functions by the pthread shim
  57  * implemented in pthread_shim.c
  58  */
  59 void *helloworld_pthread(void *arg);
  60 void *helloworld_pthread(void *arg)
  61 {
  62         pthread_key_t key;
  63
  64         /* create a key for TLS */
  65         pthread_key_create(&key, NULL);
  66
  67         /* store the arg in TLS */
  68         pthread_setspecific(key, arg);
  69
  70         /* grab lock and increment shared counter */
  71         pthread_mutex_lock(&print_lock);
  72         print_count++;
  73
  74         /* yield thread to give opportunity for lock contention */
  75         pthread_yield();
  76
  77         /* retrieve arg from TLS */
  78         uint64_t thread_no = (uint64_t) pthread_getspecific(key);
  79
  80         printf("Hello - lcore = %d count = %d thread_no = %d thread_id = %p\n",
  81                         sched_getcpu(),
  82                         print_count,
  83                         (int) thread_no,
  84                         (void *)pthread_self());
  85
  86         /* release the lock */
  87         pthread_mutex_unlock(&print_lock);
  88
  89         /*
  90          * wait on condition variable
  91          * before exiting
  92          */
  93         pthread_mutex_lock(&exit_lock);
  94         pthread_cond_wait(&exit_cond, &exit_lock);
  95         pthread_mutex_unlock(&exit_lock);
  96
  97         /* exit */
  98         pthread_exit((void *) thread_no);
  99 }
 100
 101
 102 /*
 103  * This is the initial thread
 104  *
 105  * It demonstrates pthread, mutex and condition variable creation,
 106  * broadcast and pthread join APIs.
 107  *
 108  * This initial thread must always start life as an lthread.
 109  *
 110  * This thread creates many more threads then waits a short time
 111  * before signalling them to exit using a broadcast.
 112  *
 113  * All of the pthread API functions used by this thread are actually
 114  * resolved to corresponding lthread functions by the pthread shim
 115  * implemented in pthread_shim.c
 116  *
 117  * After all threads have finished the lthread scheduler is shutdown
 118  * and normal pthread operation is restored
 119  */
 120 __thread pthread_t tid[HELLOW_WORLD_MAX_LTHREADS];
 121
 122 static void initial_lthread(void *args);
 123 static void initial_lthread(void *args __attribute__((unused)))
 124 {
 125         int lcore = (int) rte_lcore_id();
 126         /*
 127          *
 128          * We can now enable pthread API override
 129          * and start to use the pthread APIs
 130          */
 131         pthread_override_set(1);
 132
 133         uint64_t i;
 134         int ret;
 135
 136         /* initialize mutex for shared counter */
 137         print_count = 0;
 138         pthread_mutex_init(&print_lock, NULL);
 139
 140         /* initialize mutex and condition variable controlling thread exit */
 141         pthread_mutex_init(&exit_lock, NULL);
 142         pthread_cond_init(&exit_cond, NULL);
 143
 144         /* spawn a number of threads */
 145         for (i = 0; i < HELLOW_WORLD_MAX_LTHREADS; i++) {
 146
 147                 /*
 148                  * Not strictly necessary but
 149                  * for the sake of this example
 150                  * use an attribute to pass the desired lcore
 151                  */
 152                 pthread_attr_t attr;
 153                 rte_cpuset_t cpuset;
 154
 155                 CPU_ZERO(&cpuset);
 156                 CPU_SET(lcore, &cpuset);
 157                 pthread_attr_init(&attr);
 158                 pthread_attr_setaffinity_np(&attr, sizeof(rte_cpuset_t), &cpuset);
 159
 160                 /* create the thread */
 161                 ret = pthread_create(&tid[i], &attr,
 162                                 helloworld_pthread, (void *) i);
 163                 if (ret != 0)
 164                         rte_exit(EXIT_FAILURE, "Cannot create helloworld thread\n");
 165         }
 166
 167         /* wait for 1s to allow threads
 168          * to block on the condition variable
 169          * N.B. nanosleep() is resolved to lthread_sleep()
 170          * by the shim.
 171          */
 172         struct timespec time;
 173
 174         time.tv_sec = 1;
 175         time.tv_nsec = 0;
 176         nanosleep(&time, NULL);
 177
 178         /* wake up all the threads */
 179         pthread_cond_broadcast(&exit_cond);
 180
 181         /* wait for them to finish */
 182         for (i = 0; i < HELLOW_WORLD_MAX_LTHREADS; i++) {
 183
 184                 uint64_t thread_no;
 185
 186                 pthread_join(tid[i], (void *) &thread_no);
 187                 if (thread_no != i)
 188                         printf("error on thread exit\n");
 189         }
 190
 191         pthread_cond_destroy(&exit_cond);
 192         pthread_mutex_destroy(&print_lock);
 193         pthread_mutex_destroy(&exit_lock);
 194
 195         /* shutdown the lthread scheduler */
 196         lthread_scheduler_shutdown(rte_lcore_id());
 197         lthread_detach();
 198 }
 199
 200
 201
 202 /* This thread creates a single initial lthread
 203  * and then runs the scheduler
 204  * An instance of this thread is created on each thread
 205  * in the core mask
 206  */
 207 static int
 208 lthread_scheduler(void *args);
 209 static int
 210 lthread_scheduler(void *args __attribute__((unused)))
 211 {
 212         /* create initial thread  */
 213         struct lthread *lt;
 214
 215         lthread_create(&lt, -1, initial_lthread, (void *) NULL);
 216
 217         /* run the lthread scheduler */
 218         lthread_run();
 219
 220         /* restore genuine pthread operation */
 221         pthread_override_set(0);
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 int main(int argc, char **argv)
 226 {
 227         int num_sched = 0;
 228
 229         /* basic DPDK initialization is all that is necessary to run lthreads*/
 230         int ret = rte_eal_init(argc, argv);
 231
 232         if (ret < 0)
 233                 rte_exit(EXIT_FAILURE, "Invalid EAL parameters\n");
 234
 235         /* enable timer subsystem */
 236         rte_timer_subsystem_init();
 237
 238 #if DEBUG_APP
 239         lthread_diagnostic_set_mask(LT_DIAG_ALL);
 240 #endif
 241
 242         /* create a scheduler on every core in the core mask
 243          * and launch an initial lthread that will spawn many more.
 244          */
 245         unsigned lcore_id;
 246
 247         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
 248                 if (rte_lcore_is_enabled(lcore_id))
 249                         num_sched++;
 250         }
 251
 252         /* set the number of schedulers, this forces all schedulers synchronize
 253          * before entering their main loop
 254          */
 255         lthread_num_schedulers_set(num_sched);
 256
 257         /* launch all threads */
 258         rte_eal_mp_remote_launch(lthread_scheduler, (void *)NULL, CALL_MASTER);
 259
 260         /* wait for threads to stop */
 261         RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE(lcore_id) {
 262                 rte_eal_wait_lcore(lcore_id);
 263         }
 264         return 0;
 265 }