include/linux/rwsem.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /* rwsem.h: R/W semaphores, public interface
   3  *
   4  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com).
   5  * Derived from asm-i386/semaphore.h
   6  */
   7
   8 #ifndef _LINUX_RWSEM_H
   9 #define _LINUX_RWSEM_H
  10
  11 #include <linux/linkage.h>
  12
  13 #include <linux/types.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/list.h>
  16 #include <linux/spinlock.h>
  17 #include <linux/atomic.h>
  18 #include <linux/err.h>
  19 #ifdef CONFIG_RWSEM_SPIN_ON_OWNER
  20 #include <linux/osq_lock.h>
  21 #endif
  22
  23 /*
  24  * For an uncontended rwsem, count and owner are the only fields a task
  25  * needs to touch when acquiring the rwsem. So they are put next to each
  26  * other to increase the chance that they will share the same cacheline.
  27  *
  28  * In a contended rwsem, the owner is likely the most frequently accessed
  29  * field in the structure as the optimistic waiter that holds the osq lock
  30  * will spin on owner. For an embedded rwsem, other hot fields in the
  31  * containing structure should be moved further away from the rwsem to
  32  * reduce the chance that they will share the same cacheline causing
  33  * cacheline bouncing problem.
  34  */
  35 struct rw_semaphore {
  36         atomic_long_t count;
  37         /*
  38          * Write owner or one of the read owners as well flags regarding
  39          * the current state of the rwsem. Can be used as a speculative
  40          * check to see if the write owner is running on the cpu.
  41          */
  42         atomic_long_t owner;
  43 #ifdef CONFIG_RWSEM_SPIN_ON_OWNER
  44         struct optimistic_spin_queue osq; /* spinner MCS lock */
  45 #endif
  46         raw_spinlock_t wait_lock;
  47         struct list_head wait_list;
  48 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
  49         struct lockdep_map      dep_map;
  50 #endif
  51 };
  52
  53 /*
  54  * Setting all bits of the owner field except bit 0 will indicate
  55  * that the rwsem is writer-owned with an unknown owner.
  56  */
  57 #define RWSEM_OWNER_UNKNOWN     (-2L)
  58
  59 /* In all implementations count != 0 means locked */
  60 static inline int rwsem_is_locked(struct rw_semaphore *sem)
  61 {
  62         return atomic_long_read(&sem->count) != 0;
  63 }
  64
  65 #define RWSEM_UNLOCKED_VALUE            0L
  66 #define __RWSEM_INIT_COUNT(name)        .count = ATOMIC_LONG_INIT(RWSEM_UNLOCKED_VALUE)
  67
  68 /* Common initializer macros and functions */
  69
  70 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
  71 # define __RWSEM_DEP_MAP_INIT(lockname) , .dep_map = { .name = #lockname }
  72 #else
  73 # define __RWSEM_DEP_MAP_INIT(lockname)
  74 #endif
  75
  76 #ifdef CONFIG_RWSEM_SPIN_ON_OWNER
  77 #define __RWSEM_OPT_INIT(lockname) , .osq = OSQ_LOCK_UNLOCKED
  78 #else
  79 #define __RWSEM_OPT_INIT(lockname)
  80 #endif
  81
  82 #define __RWSEM_INITIALIZER(name)                               \
  83         { __RWSEM_INIT_COUNT(name),                             \
  84           .owner = ATOMIC_LONG_INIT(0),                         \
  85           .wait_list = LIST_HEAD_INIT((name).wait_list),        \
  86           .wait_lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(name.wait_lock) \
  87           __RWSEM_OPT_INIT(name)                                \
  88           __RWSEM_DEP_MAP_INIT(name) }
  89
  90 #define DECLARE_RWSEM(name) \
  91         struct rw_semaphore name = __RWSEM_INITIALIZER(name)
  92
  93 extern void __init_rwsem(struct rw_semaphore *sem, const char *name,
  94                          struct lock_class_key *key);
  95
  96 #define init_rwsem(sem)                                         \
  97 do {                                                            \
  98         static struct lock_class_key __key;                     \
  99                                                                 \
 100         __init_rwsem((sem), #sem, &__key);                      \
 101 } while (0)
 102
 103 /*
 104  * This is the same regardless of which rwsem implementation that is being used.
 105  * It is just a heuristic meant to be called by somebody alreadying holding the
 106  * rwsem to see if somebody from an incompatible type is wanting access to the
 107  * lock.
 108  */
 109 static inline int rwsem_is_contended(struct rw_semaphore *sem)
 110 {
 111         return !list_empty(&sem->wait_list);
 112 }
 113
 114 /*
 115  * lock for reading
 116  */
 117 extern void down_read(struct rw_semaphore *sem);
 118 extern int __must_check down_read_killable(struct rw_semaphore *sem);
 119
 120 /*
 121  * trylock for reading -- returns 1 if successful, 0 if contention
 122  */
 123 extern int down_read_trylock(struct rw_semaphore *sem);
 124
 125 /*
 126  * lock for writing
 127  */
 128 extern void down_write(struct rw_semaphore *sem);
 129 extern int __must_check down_write_killable(struct rw_semaphore *sem);
 130
 131 /*
 132  * trylock for writing -- returns 1 if successful, 0 if contention
 133  */
 134 extern int down_write_trylock(struct rw_semaphore *sem);
 135
 136 /*
 137  * release a read lock
 138  */
 139 extern void up_read(struct rw_semaphore *sem);
 140
 141 /*
 142  * release a write lock
 143  */
 144 extern void up_write(struct rw_semaphore *sem);
 145
 146 /*
 147  * downgrade write lock to read lock
 148  */
 149 extern void downgrade_write(struct rw_semaphore *sem);
 150
 151 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
 152 /*
 153  * nested locking. NOTE: rwsems are not allowed to recurse
 154  * (which occurs if the same task tries to acquire the same
 155  * lock instance multiple times), but multiple locks of the
 156  * same lock class might be taken, if the order of the locks
 157  * is always the same. This ordering rule can be expressed
 158  * to lockdep via the _nested() APIs, but enumerating the
 159  * subclasses that are used. (If the nesting relationship is
 160  * static then another method for expressing nested locking is
 161  * the explicit definition of lock class keys and the use of
 162  * lockdep_set_class() at lock initialization time.
 163  * See Documentation/locking/lockdep-design.rst for more details.)
 164  */
 165 extern void down_read_nested(struct rw_semaphore *sem, int subclass);
 166 extern void down_write_nested(struct rw_semaphore *sem, int subclass);
 167 extern int down_write_killable_nested(struct rw_semaphore *sem, int subclass);
 168 extern void _down_write_nest_lock(struct rw_semaphore *sem, struct lockdep_map *nest_lock);
 169
 170 # define down_write_nest_lock(sem, nest_lock)                   \
 171 do {                                                            \
 172         typecheck(struct lockdep_map *, &(nest_lock)->dep_map); \
 173         _down_write_nest_lock(sem, &(nest_lock)->dep_map);      \
 174 } while (0);
 175
 176 /*
 177  * Take/release a lock when not the owner will release it.
 178  *
 179  * [ This API should be avoided as much as possible - the
 180  *   proper abstraction for this case is completions. ]
 181  */
 182 extern void down_read_non_owner(struct rw_semaphore *sem);
 183 extern void up_read_non_owner(struct rw_semaphore *sem);
 184 #else
 185 # define down_read_nested(sem, subclass)                down_read(sem)
 186 # define down_write_nest_lock(sem, nest_lock)   down_write(sem)
 187 # define down_write_nested(sem, subclass)       down_write(sem)
 188 # define down_write_killable_nested(sem, subclass)      down_write_killable(sem)
 189 # define down_read_non_owner(sem)               down_read(sem)
 190 # define up_read_non_owner(sem)                 up_read(sem)
 191 #endif
 192
 193 #endif /* _LINUX_RWSEM_H */