]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/mutex.c
mutex: Move mutex spinning code from sched/core.c back to mutex.c
[karo-tx-linux.git] / kernel / mutex.c
1 /*
2  * kernel/mutex.c
3  *
4  * Mutexes: blocking mutual exclusion locks
5  *
6  * Started by Ingo Molnar:
7  *
8  *  Copyright (C) 2004, 2005, 2006 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
9  *
10  * Many thanks to Arjan van de Ven, Thomas Gleixner, Steven Rostedt and
11  * David Howells for suggestions and improvements.
12  *
13  *  - Adaptive spinning for mutexes by Peter Zijlstra. (Ported to mainline
14  *    from the -rt tree, where it was originally implemented for rtmutexes
15  *    by Steven Rostedt, based on work by Gregory Haskins, Peter Morreale
16  *    and Sven Dietrich.
17  *
18  * Also see Documentation/mutex-design.txt.
19  */
20 #include <linux/mutex.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/sched/rt.h>
23 #include <linux/export.h>
24 #include <linux/spinlock.h>
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/debug_locks.h>
27
28 /*
29  * In the DEBUG case we are using the "NULL fastpath" for mutexes,
30  * which forces all calls into the slowpath:
31  */
32 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
33 # include "mutex-debug.h"
34 # include <asm-generic/mutex-null.h>
35 #else
36 # include "mutex.h"
37 # include <asm/mutex.h>
38 #endif
39
40 void
41 __mutex_init(struct mutex *lock, const char *name, struct lock_class_key *key)
42 {
43         atomic_set(&lock->count, 1);
44         spin_lock_init(&lock->wait_lock);
45         INIT_LIST_HEAD(&lock->wait_list);
46         mutex_clear_owner(lock);
47
48         debug_mutex_init(lock, name, key);
49 }
50
51 EXPORT_SYMBOL(__mutex_init);
52
53 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
54 /*
55  * We split the mutex lock/unlock logic into separate fastpath and
56  * slowpath functions, to reduce the register pressure on the fastpath.
57  * We also put the fastpath first in the kernel image, to make sure the
58  * branch is predicted by the CPU as default-untaken.
59  */
60 static __used noinline void __sched
61 __mutex_lock_slowpath(atomic_t *lock_count);
62
63 /**
64  * mutex_lock - acquire the mutex
65  * @lock: the mutex to be acquired
66  *
67  * Lock the mutex exclusively for this task. If the mutex is not
68  * available right now, it will sleep until it can get it.
69  *
70  * The mutex must later on be released by the same task that
71  * acquired it. Recursive locking is not allowed. The task
72  * may not exit without first unlocking the mutex. Also, kernel
73  * memory where the mutex resides mutex must not be freed with
74  * the mutex still locked. The mutex must first be initialized
75  * (or statically defined) before it can be locked. memset()-ing
76  * the mutex to 0 is not allowed.
77  *
78  * ( The CONFIG_DEBUG_MUTEXES .config option turns on debugging
79  *   checks that will enforce the restrictions and will also do
80  *   deadlock debugging. )
81  *
82  * This function is similar to (but not equivalent to) down().
83  */
84 void __sched mutex_lock(struct mutex *lock)
85 {
86         might_sleep();
87         /*
88          * The locking fastpath is the 1->0 transition from
89          * 'unlocked' into 'locked' state.
90          */
91         __mutex_fastpath_lock(&lock->count, __mutex_lock_slowpath);
92         mutex_set_owner(lock);
93 }
94
95 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock);
96 #endif
97
98 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
99 /*
100  * Mutex spinning code migrated from kernel/sched/core.c
101  */
102
103 static inline bool owner_running(struct mutex *lock, struct task_struct *owner)
104 {
105         if (lock->owner != owner)
106                 return false;
107
108         /*
109          * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_ checking
110          * lock->owner still matches owner, if that fails, owner might
111          * point to free()d memory, if it still matches, the rcu_read_lock()
112          * ensures the memory stays valid.
113          */
114         barrier();
115
116         return owner->on_cpu;
117 }
118
119 /*
120  * Look out! "owner" is an entirely speculative pointer
121  * access and not reliable.
122  */
123 static noinline
124 int mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct task_struct *owner)
125 {
126         rcu_read_lock();
127         while (owner_running(lock, owner)) {
128                 if (need_resched())
129                         break;
130
131                 arch_mutex_cpu_relax();
132         }
133         rcu_read_unlock();
134
135         /*
136          * We break out the loop above on need_resched() and when the
137          * owner changed, which is a sign for heavy contention. Return
138          * success only when lock->owner is NULL.
139          */
140         return lock->owner == NULL;
141 }
142 #endif
143
144 static __used noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(atomic_t *lock_count);
145
146 /**
147  * mutex_unlock - release the mutex
148  * @lock: the mutex to be released
149  *
150  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously.
151  *
152  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
153  * of a not locked mutex is not allowed.
154  *
155  * This function is similar to (but not equivalent to) up().
156  */
157 void __sched mutex_unlock(struct mutex *lock)
158 {
159         /*
160          * The unlocking fastpath is the 0->1 transition from 'locked'
161          * into 'unlocked' state:
162          */
163 #ifndef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
164         /*
165          * When debugging is enabled we must not clear the owner before time,
166          * the slow path will always be taken, and that clears the owner field
167          * after verifying that it was indeed current.
168          */
169         mutex_clear_owner(lock);
170 #endif
171         __mutex_fastpath_unlock(&lock->count, __mutex_unlock_slowpath);
172 }
173
174 EXPORT_SYMBOL(mutex_unlock);
175
176 /*
177  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
178  */
179 static inline int __sched
180 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
181                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip)
182 {
183         struct task_struct *task = current;
184         struct mutex_waiter waiter;
185         unsigned long flags;
186
187         preempt_disable();
188         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
189
190 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
191         /*
192          * Optimistic spinning.
193          *
194          * We try to spin for acquisition when we find that there are no
195          * pending waiters and the lock owner is currently running on a
196          * (different) CPU.
197          *
198          * The rationale is that if the lock owner is running, it is likely to
199          * release the lock soon.
200          *
201          * Since this needs the lock owner, and this mutex implementation
202          * doesn't track the owner atomically in the lock field, we need to
203          * track it non-atomically.
204          *
205          * We can't do this for DEBUG_MUTEXES because that relies on wait_lock
206          * to serialize everything.
207          */
208
209         for (;;) {
210                 struct task_struct *owner;
211
212                 /*
213                  * If there's an owner, wait for it to either
214                  * release the lock or go to sleep.
215                  */
216                 owner = ACCESS_ONCE(lock->owner);
217                 if (owner && !mutex_spin_on_owner(lock, owner))
218                         break;
219
220                 if (atomic_cmpxchg(&lock->count, 1, 0) == 1) {
221                         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
222                         mutex_set_owner(lock);
223                         preempt_enable();
224                         return 0;
225                 }
226
227                 /*
228                  * When there's no owner, we might have preempted between the
229                  * owner acquiring the lock and setting the owner field. If
230                  * we're an RT task that will live-lock because we won't let
231                  * the owner complete.
232                  */
233                 if (!owner && (need_resched() || rt_task(task)))
234                         break;
235
236                 /*
237                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
238                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
239                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
240                  * values at the cost of a few extra spins.
241                  */
242                 arch_mutex_cpu_relax();
243         }
244 #endif
245         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
246
247         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
248         debug_mutex_add_waiter(lock, &waiter, task_thread_info(task));
249
250         /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
251         list_add_tail(&waiter.list, &lock->wait_list);
252         waiter.task = task;
253
254         if (atomic_xchg(&lock->count, -1) == 1)
255                 goto done;
256
257         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
258
259         for (;;) {
260                 /*
261                  * Lets try to take the lock again - this is needed even if
262                  * we get here for the first time (shortly after failing to
263                  * acquire the lock), to make sure that we get a wakeup once
264                  * it's unlocked. Later on, if we sleep, this is the
265                  * operation that gives us the lock. We xchg it to -1, so
266                  * that when we release the lock, we properly wake up the
267                  * other waiters:
268                  */
269                 if (atomic_xchg(&lock->count, -1) == 1)
270                         break;
271
272                 /*
273                  * got a signal? (This code gets eliminated in the
274                  * TASK_UNINTERRUPTIBLE case.)
275                  */
276                 if (unlikely(signal_pending_state(state, task))) {
277                         mutex_remove_waiter(lock, &waiter,
278                                             task_thread_info(task));
279                         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
280                         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
281
282                         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
283                         preempt_enable();
284                         return -EINTR;
285                 }
286                 __set_task_state(task, state);
287
288                 /* didn't get the lock, go to sleep: */
289                 spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
290                 schedule_preempt_disabled();
291                 spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
292         }
293
294 done:
295         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
296         /* got the lock - rejoice! */
297         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current_thread_info());
298         mutex_set_owner(lock);
299
300         /* set it to 0 if there are no waiters left: */
301         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
302                 atomic_set(&lock->count, 0);
303
304         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
305
306         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
307         preempt_enable();
308
309         return 0;
310 }
311
312 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
313 void __sched
314 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
315 {
316         might_sleep();
317         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
318 }
319
320 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
321
322 void __sched
323 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
324 {
325         might_sleep();
326         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, nest, _RET_IP_);
327 }
328
329 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
330
331 int __sched
332 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
333 {
334         might_sleep();
335         return __mutex_lock_common(lock, TASK_KILLABLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
336 }
337 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
338
339 int __sched
340 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
341 {
342         might_sleep();
343         return __mutex_lock_common(lock, TASK_INTERRUPTIBLE,
344                                    subclass, NULL, _RET_IP_);
345 }
346
347 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
348 #endif
349
350 /*
351  * Release the lock, slowpath:
352  */
353 static inline void
354 __mutex_unlock_common_slowpath(atomic_t *lock_count, int nested)
355 {
356         struct mutex *lock = container_of(lock_count, struct mutex, count);
357         unsigned long flags;
358
359         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
360         mutex_release(&lock->dep_map, nested, _RET_IP_);
361         debug_mutex_unlock(lock);
362
363         /*
364          * some architectures leave the lock unlocked in the fastpath failure
365          * case, others need to leave it locked. In the later case we have to
366          * unlock it here
367          */
368         if (__mutex_slowpath_needs_to_unlock())
369                 atomic_set(&lock->count, 1);
370
371         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
372                 /* get the first entry from the wait-list: */
373                 struct mutex_waiter *waiter =
374                                 list_entry(lock->wait_list.next,
375                                            struct mutex_waiter, list);
376
377                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
378
379                 wake_up_process(waiter->task);
380         }
381
382         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
383 }
384
385 /*
386  * Release the lock, slowpath:
387  */
388 static __used noinline void
389 __mutex_unlock_slowpath(atomic_t *lock_count)
390 {
391         __mutex_unlock_common_slowpath(lock_count, 1);
392 }
393
394 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
395 /*
396  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
397  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
398  */
399 static noinline int __sched
400 __mutex_lock_killable_slowpath(atomic_t *lock_count);
401
402 static noinline int __sched
403 __mutex_lock_interruptible_slowpath(atomic_t *lock_count);
404
405 /**
406  * mutex_lock_interruptible - acquire the mutex, interruptible
407  * @lock: the mutex to be acquired
408  *
409  * Lock the mutex like mutex_lock(), and return 0 if the mutex has
410  * been acquired or sleep until the mutex becomes available. If a
411  * signal arrives while waiting for the lock then this function
412  * returns -EINTR.
413  *
414  * This function is similar to (but not equivalent to) down_interruptible().
415  */
416 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
417 {
418         int ret;
419
420         might_sleep();
421         ret =  __mutex_fastpath_lock_retval
422                         (&lock->count, __mutex_lock_interruptible_slowpath);
423         if (!ret)
424                 mutex_set_owner(lock);
425
426         return ret;
427 }
428
429 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
430
431 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
432 {
433         int ret;
434
435         might_sleep();
436         ret = __mutex_fastpath_lock_retval
437                         (&lock->count, __mutex_lock_killable_slowpath);
438         if (!ret)
439                 mutex_set_owner(lock);
440
441         return ret;
442 }
443 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
444
445 static __used noinline void __sched
446 __mutex_lock_slowpath(atomic_t *lock_count)
447 {
448         struct mutex *lock = container_of(lock_count, struct mutex, count);
449
450         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
451 }
452
453 static noinline int __sched
454 __mutex_lock_killable_slowpath(atomic_t *lock_count)
455 {
456         struct mutex *lock = container_of(lock_count, struct mutex, count);
457
458         return __mutex_lock_common(lock, TASK_KILLABLE, 0, NULL, _RET_IP_);
459 }
460
461 static noinline int __sched
462 __mutex_lock_interruptible_slowpath(atomic_t *lock_count)
463 {
464         struct mutex *lock = container_of(lock_count, struct mutex, count);
465
466         return __mutex_lock_common(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
467 }
468 #endif
469
470 /*
471  * Spinlock based trylock, we take the spinlock and check whether we
472  * can get the lock:
473  */
474 static inline int __mutex_trylock_slowpath(atomic_t *lock_count)
475 {
476         struct mutex *lock = container_of(lock_count, struct mutex, count);
477         unsigned long flags;
478         int prev;
479
480         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
481
482         prev = atomic_xchg(&lock->count, -1);
483         if (likely(prev == 1)) {
484                 mutex_set_owner(lock);
485                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
486         }
487
488         /* Set it back to 0 if there are no waiters: */
489         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
490                 atomic_set(&lock->count, 0);
491
492         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
493
494         return prev == 1;
495 }
496
497 /**
498  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
499  * @lock: the mutex to be acquired
500  *
501  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
502  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
503  *
504  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
505  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
506  * about this when converting semaphore users to mutexes.
507  *
508  * This function must not be used in interrupt context. The
509  * mutex must be released by the same task that acquired it.
510  */
511 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
512 {
513         int ret;
514
515         ret = __mutex_fastpath_trylock(&lock->count, __mutex_trylock_slowpath);
516         if (ret)
517                 mutex_set_owner(lock);
518
519         return ret;
520 }
521 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
522
523 /**
524  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
525  * @cnt: the atomic which we are to dec
526  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
527  *
528  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
529  */
530 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
531 {
532         /* dec if we can't possibly hit 0 */
533         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
534                 return 0;
535         /* we might hit 0, so take the lock */
536         mutex_lock(lock);
537         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
538                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
539                 mutex_unlock(lock);
540                 return 0;
541         }
542         /* we hit 0, and we hold the lock */
543         return 1;
544 }
545 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);