]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libstd/rt/mod.rs
std: Allow spawners to specify stack size
[rust.git] / src / libstd / rt / mod.rs
1 // Copyright 2013 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 /*! The Rust Runtime, including the task scheduler and I/O
12
13 The `rt` module provides the private runtime infrastructure necessary
14 to support core language features like the exchange and local heap,
15 the garbage collector, logging, local data and unwinding. It also
16 implements the default task scheduler and task model. Initialization
17 routines are provided for setting up runtime resources in common
18 configurations, including that used by `rustc` when generating
19 executables.
20
21 It is intended that the features provided by `rt` can be factored in a
22 way such that the core library can be built with different 'profiles'
23 for different use cases, e.g. excluding the task scheduler. A number
24 of runtime features though are critical to the functioning of the
25 language and an implementation must be provided regardless of the
26 execution environment.
27
28 Of foremost importance is the global exchange heap, in the module
29 `global_heap`. Very little practical Rust code can be written without
30 access to the global heap. Unlike most of `rt` the global heap is
31 truly a global resource and generally operates independently of the
32 rest of the runtime.
33
34 All other runtime features are task-local, including the local heap,
35 the garbage collector, local storage, logging and the stack unwinder.
36
37 The relationship between `rt` and the rest of the core library is
38 not entirely clear yet and some modules will be moving into or
39 out of `rt` as development proceeds.
40
41 Several modules in `core` are clients of `rt`:
42
43 * `core::task` - The user-facing interface to the Rust task model.
44 * `core::task::local_data` - The interface to local data.
45 * `core::gc` - The garbage collector.
46 * `core::unstable::lang` - Miscellaneous lang items, some of which rely on `core::rt`.
47 * `core::condition` - Uses local data.
48 * `core::cleanup` - Local heap destruction.
49 * `core::io` - In the future `core::io` will use an `rt` implementation.
50 * `core::logging`
51 * `core::pipes`
52 * `core::comm`
53 * `core::stackwalk`
54
55 */
56
57 #[doc(hidden)];
58 #[deny(unused_imports)];
59 #[deny(unused_mut)];
60 #[deny(unused_variable)];
61 #[deny(unused_unsafe)];
62
63 use cell::Cell;
64 use clone::Clone;
65 use container::Container;
66 use iter::Times;
67 use iterator::{Iterator, IteratorUtil};
68 use option::{Some, None};
69 use ptr::RawPtr;
70 use rt::local::Local;
71 use rt::sched::{Scheduler, Shutdown};
72 use rt::sleeper_list::SleeperList;
73 use rt::task::{Task, SchedTask, GreenTask, Sched};
74 use rt::thread::Thread;
75 use rt::work_queue::WorkQueue;
76 use rt::uv::uvio::UvEventLoop;
77 use unstable::atomics::{AtomicInt, SeqCst};
78 use unstable::sync::UnsafeAtomicRcBox;
79 use vec::{OwnedVector, MutableVector};
80
81 /// The global (exchange) heap.
82 pub mod global_heap;
83
84 /// Implementations of language-critical runtime features like @.
85 pub mod task;
86
87 /// Facilities related to task failure, killing, and death.
88 mod kill;
89
90 /// The coroutine task scheduler, built on the `io` event loop.
91 mod sched;
92
93 /// Synchronous I/O.
94 pub mod io;
95
96 /// The EventLoop and internal synchronous I/O interface.
97 mod rtio;
98
99 /// libuv and default rtio implementation.
100 pub mod uv;
101
102 /// The Local trait for types that are accessible via thread-local
103 /// or task-local storage.
104 pub mod local;
105
106 /// A parallel work-stealing deque.
107 mod work_queue;
108
109 /// A parallel queue.
110 mod message_queue;
111
112 /// A parallel data structure for tracking sleeping schedulers.
113 mod sleeper_list;
114
115 /// Stack segments and caching.
116 mod stack;
117
118 /// CPU context swapping.
119 mod context;
120
121 /// Bindings to system threading libraries.
122 mod thread;
123
124 /// The runtime configuration, read from environment variables
125 pub mod env;
126
127 /// The local, managed heap
128 pub mod local_heap;
129
130 /// The Logger trait and implementations
131 pub mod logging;
132
133 /// Tools for testing the runtime
134 pub mod test;
135
136 /// Reference counting
137 pub mod rc;
138
139 /// A simple single-threaded channel type for passing buffered data between
140 /// scheduler and task context
141 pub mod tube;
142
143 /// Simple reimplementation of core::comm
144 pub mod comm;
145
146 /// Routines for select()ing on pipes.
147 pub mod select;
148
149 // FIXME #5248 shouldn't be pub
150 /// The runtime needs to be able to put a pointer into thread-local storage.
151 pub mod local_ptr;
152
153 // FIXME #5248: The import in `sched` doesn't resolve unless this is pub!
154 /// Bindings to pthread/windows thread-local storage.
155 pub mod thread_local_storage;
156
157 pub mod metrics;
158
159 // FIXME #5248 shouldn't be pub
160 /// Just stuff
161 pub mod util;
162
163 // Global command line argument storage
164 pub mod args;
165
166 // Support for dynamic borrowck
167 pub mod borrowck;
168
169 /// Set up a default runtime configuration, given compiler-supplied arguments.
170 ///
171 /// This is invoked by the `start` _language item_ (unstable::lang) to
172 /// run a Rust executable.
173 ///
174 /// # Arguments
175 ///
176 /// * `argc` & `argv` - The argument vector. On Unix this information is used
177 ///   by os::args.
178 /// * `crate_map` - Runtime information about the executing crate, mostly for logging
179 ///
180 /// # Return value
181 ///
182 /// The return value is used as the process return code. 0 on success, 101 on error.
183 pub fn start(argc: int, argv: **u8, crate_map: *u8, main: ~fn()) -> int {
184
185     init(argc, argv, crate_map);
186     let exit_code = run(main);
187     cleanup();
188
189     return exit_code;
190 }
191
192 /// Like `start` but creates an additional scheduler on the current thread,
193 /// which in most cases will be the 'main' thread, and pins the main task to it.
194 ///
195 /// This is appropriate for running code that must execute on the main thread,
196 /// such as the platform event loop and GUI.
197 pub fn start_on_main_thread(argc: int, argv: **u8, crate_map: *u8, main: ~fn()) -> int {
198     init(argc, argv, crate_map);
199     let exit_code = run_on_main_thread(main);
200     cleanup();
201
202     return exit_code;
203 }
204
205 /// One-time runtime initialization.
206 ///
207 /// Initializes global state, including frobbing
208 /// the crate's logging flags, registering GC
209 /// metadata, and storing the process arguments.
210 pub fn init(argc: int, argv: **u8, crate_map: *u8) {
211     // XXX: Derefing these pointers is not safe.
212     // Need to propagate the unsafety to `start`.
213     unsafe {
214         args::init(argc, argv);
215         env::init();
216         logging::init(crate_map);
217         rust_update_gc_metadata(crate_map);
218     }
219
220     extern {
221         fn rust_update_gc_metadata(crate_map: *u8);
222     }
223 }
224
225 /// One-time runtime cleanup.
226 pub fn cleanup() {
227     args::cleanup();
228 }
229
230 /// Execute the main function in a scheduler.
231 ///
232 /// Configures the runtime according to the environment, by default
233 /// using a task scheduler with the same number of threads as cores.
234 /// Returns a process exit code.
235 pub fn run(main: ~fn()) -> int {
236     run_(main, false)
237 }
238
239 pub fn run_on_main_thread(main: ~fn()) -> int {
240     run_(main, true)
241 }
242
243 fn run_(main: ~fn(), use_main_sched: bool) -> int {
244     static DEFAULT_ERROR_CODE: int = 101;
245
246     let nscheds = util::default_sched_threads();
247
248     let main = Cell::new(main);
249
250     // The shared list of sleeping schedulers. Schedulers wake each other
251     // occassionally to do new work.
252     let sleepers = SleeperList::new();
253     // The shared work queue. Temporary until work stealing is implemented.
254     let work_queue = WorkQueue::new();
255
256     // The schedulers.
257     let mut scheds = ~[];
258     // Handles to the schedulers. When the main task ends these will be
259     // sent the Shutdown message to terminate the schedulers.
260     let mut handles = ~[];
261
262     do nscheds.times {
263         rtdebug!("inserting a regular scheduler");
264
265         // Every scheduler is driven by an I/O event loop.
266         let loop_ = ~UvEventLoop::new();
267         let mut sched = ~Scheduler::new(loop_, work_queue.clone(), sleepers.clone());
268         let handle = sched.make_handle();
269
270         scheds.push(sched);
271         handles.push(handle);
272     }
273
274     // If we need a main-thread task then create a main thread scheduler
275     // that will reject any task that isn't pinned to it
276     let main_sched = if use_main_sched {
277
278         // Create a friend handle.
279         let mut friend_sched = scheds.pop();
280         let friend_handle = friend_sched.make_handle();
281         scheds.push(friend_sched);
282
283         let main_loop = ~UvEventLoop::new();
284         let mut main_sched = ~Scheduler::new_special(main_loop,
285                                                      work_queue.clone(),
286                                                      sleepers.clone(),
287                                                      false,
288                                                      Some(friend_handle));
289         let main_handle = main_sched.make_handle();
290         handles.push(main_handle);
291         Some(main_sched)
292     } else {
293         None
294     };
295
296     // Create a shared cell for transmitting the process exit
297     // code from the main task to this function.
298     let exit_code = UnsafeAtomicRcBox::new(AtomicInt::new(0));
299     let exit_code_clone = exit_code.clone();
300
301     // When the main task exits, after all the tasks in the main
302     // task tree, shut down the schedulers and set the exit code.
303     let handles = Cell::new(handles);
304     let on_exit: ~fn(bool) = |exit_success| {
305
306         let mut handles = handles.take();
307         for handle in handles.mut_iter() {
308             handle.send(Shutdown);
309         }
310
311         unsafe {
312             let exit_code = if exit_success {
313                 use rt::util;
314
315                 // If we're exiting successfully, then return the global
316                 // exit status, which can be set programmatically.
317                 util::get_exit_status()
318             } else {
319                 DEFAULT_ERROR_CODE
320             };
321             (*exit_code_clone.get()).store(exit_code, SeqCst);
322         }
323     };
324
325     let mut threads = ~[];
326
327     let on_exit = Cell::new(on_exit);
328
329     if !use_main_sched {
330
331         // In the case where we do not use a main_thread scheduler we
332         // run the main task in one of our threads.
333
334         let mut main_task = ~Task::new_root(&mut scheds[0].stack_pool, None, main.take());
335         main_task.death.on_exit = Some(on_exit.take());
336         let main_task_cell = Cell::new(main_task);
337
338         let sched = scheds.pop();
339         let sched_cell = Cell::new(sched);
340         let thread = do Thread::start {
341             let sched = sched_cell.take();
342             sched.bootstrap(main_task_cell.take());
343         };
344         threads.push(thread);
345     }
346
347     // Run each remaining scheduler in a thread.
348     while !scheds.is_empty() {
349         rtdebug!("creating regular schedulers");
350         let sched = scheds.pop();
351         let sched_cell = Cell::new(sched);
352         let thread = do Thread::start {
353             let mut sched = sched_cell.take();
354             let bootstrap_task = ~do Task::new_root(&mut sched.stack_pool, None) || {
355                 rtdebug!("boostraping a non-primary scheduler");
356             };
357             sched.bootstrap(bootstrap_task);
358         };
359         threads.push(thread);
360     }
361
362     // If we do have a main thread scheduler, run it now.
363
364     if use_main_sched {
365
366         rtdebug!("about to create the main scheduler task");
367
368         let mut main_sched = main_sched.unwrap();
369
370         let home = Sched(main_sched.make_handle());
371         let mut main_task = ~Task::new_root_homed(&mut main_sched.stack_pool, None,
372                                                   home, main.take());
373         main_task.death.on_exit = Some(on_exit.take());
374         rtdebug!("boostrapping main_task");
375
376         main_sched.bootstrap(main_task);
377     }
378
379     rtdebug!("waiting for threads");
380
381     // Wait for schedulers
382     for thread in threads.consume_iter() {
383         thread.join();
384     }
385
386     // Return the exit code
387     unsafe {
388         (*exit_code.get()).load(SeqCst)
389     }
390 }
391
392 /// Possible contexts in which Rust code may be executing.
393 /// Different runtime services are available depending on context.
394 /// Mostly used for determining if we're using the new scheduler
395 /// or the old scheduler.
396 #[deriving(Eq)]
397 pub enum RuntimeContext {
398     // Only the exchange heap is available
399     GlobalContext,
400     // The scheduler may be accessed
401     SchedulerContext,
402     // Full task services, e.g. local heap, unwinding
403     TaskContext,
404     // Running in an old-style task
405     OldTaskContext
406 }
407
408 /// Determine the current RuntimeContext
409 pub fn context() -> RuntimeContext {
410
411     use task::rt::rust_task;
412
413     if unsafe { rust_try_get_task().is_not_null() } {
414         return OldTaskContext;
415     } else if Local::exists::<Task>() {
416         // In this case we know it is a new runtime context, but we
417         // need to check which one. Going to try borrowing task to
418         // check. Task should always be in TLS, so hopefully this
419         // doesn't conflict with other ops that borrow.
420         return do Local::borrow::<Task,RuntimeContext> |task| {
421             match task.task_type {
422                 SchedTask => SchedulerContext,
423                 GreenTask(_) => TaskContext
424             }
425         };
426     } else {
427         return GlobalContext;
428     }
429
430     extern {
431         #[rust_stack]
432         pub fn rust_try_get_task() -> *rust_task;
433     }
434 }