Merge tag 'hwlock-v5.17' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/remoteproc...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / locking / mutex.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * kernel/locking/mutex.c
4  *
5  * Mutexes: blocking mutual exclusion locks
6  *
7  * Started by Ingo Molnar:
8  *
9  *  Copyright (C) 2004, 2005, 2006 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
10  *
11  * Many thanks to Arjan van de Ven, Thomas Gleixner, Steven Rostedt and
12  * David Howells for suggestions and improvements.
13  *
14  *  - Adaptive spinning for mutexes by Peter Zijlstra. (Ported to mainline
15  *    from the -rt tree, where it was originally implemented for rtmutexes
16  *    by Steven Rostedt, based on work by Gregory Haskins, Peter Morreale
17  *    and Sven Dietrich.
18  *
19  * Also see Documentation/locking/mutex-design.rst.
20  */
21 #include <linux/mutex.h>
22 #include <linux/ww_mutex.h>
23 #include <linux/sched/signal.h>
24 #include <linux/sched/rt.h>
25 #include <linux/sched/wake_q.h>
26 #include <linux/sched/debug.h>
27 #include <linux/export.h>
28 #include <linux/spinlock.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/debug_locks.h>
31 #include <linux/osq_lock.h>
32
33 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
34 #include "mutex.h"
35
36 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
37 # define MUTEX_WARN_ON(cond) DEBUG_LOCKS_WARN_ON(cond)
38 #else
39 # define MUTEX_WARN_ON(cond)
40 #endif
41
42 void
43 __mutex_init(struct mutex *lock, const char *name, struct lock_class_key *key)
44 {
45         atomic_long_set(&lock->owner, 0);
46         raw_spin_lock_init(&lock->wait_lock);
47         INIT_LIST_HEAD(&lock->wait_list);
48 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
49         osq_lock_init(&lock->osq);
50 #endif
51
52         debug_mutex_init(lock, name, key);
53 }
54 EXPORT_SYMBOL(__mutex_init);
55
56 /*
57  * @owner: contains: 'struct task_struct *' to the current lock owner,
58  * NULL means not owned. Since task_struct pointers are aligned at
59  * at least L1_CACHE_BYTES, we have low bits to store extra state.
60  *
61  * Bit0 indicates a non-empty waiter list; unlock must issue a wakeup.
62  * Bit1 indicates unlock needs to hand the lock to the top-waiter
63  * Bit2 indicates handoff has been done and we're waiting for pickup.
64  */
65 #define MUTEX_FLAG_WAITERS      0x01
66 #define MUTEX_FLAG_HANDOFF      0x02
67 #define MUTEX_FLAG_PICKUP       0x04
68
69 #define MUTEX_FLAGS             0x07
70
71 /*
72  * Internal helper function; C doesn't allow us to hide it :/
73  *
74  * DO NOT USE (outside of mutex code).
75  */
76 static inline struct task_struct *__mutex_owner(struct mutex *lock)
77 {
78         return (struct task_struct *)(atomic_long_read(&lock->owner) & ~MUTEX_FLAGS);
79 }
80
81 static inline struct task_struct *__owner_task(unsigned long owner)
82 {
83         return (struct task_struct *)(owner & ~MUTEX_FLAGS);
84 }
85
86 bool mutex_is_locked(struct mutex *lock)
87 {
88         return __mutex_owner(lock) != NULL;
89 }
90 EXPORT_SYMBOL(mutex_is_locked);
91
92 static inline unsigned long __owner_flags(unsigned long owner)
93 {
94         return owner & MUTEX_FLAGS;
95 }
96
97 /*
98  * Returns: __mutex_owner(lock) on failure or NULL on success.
99  */
100 static inline struct task_struct *__mutex_trylock_common(struct mutex *lock, bool handoff)
101 {
102         unsigned long owner, curr = (unsigned long)current;
103
104         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
105         for (;;) { /* must loop, can race against a flag */
106                 unsigned long flags = __owner_flags(owner);
107                 unsigned long task = owner & ~MUTEX_FLAGS;
108
109                 if (task) {
110                         if (flags & MUTEX_FLAG_PICKUP) {
111                                 if (task != curr)
112                                         break;
113                                 flags &= ~MUTEX_FLAG_PICKUP;
114                         } else if (handoff) {
115                                 if (flags & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
116                                         break;
117                                 flags |= MUTEX_FLAG_HANDOFF;
118                         } else {
119                                 break;
120                         }
121                 } else {
122                         MUTEX_WARN_ON(flags & (MUTEX_FLAG_HANDOFF | MUTEX_FLAG_PICKUP));
123                         task = curr;
124                 }
125
126                 if (atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&lock->owner, &owner, task | flags)) {
127                         if (task == curr)
128                                 return NULL;
129                         break;
130                 }
131         }
132
133         return __owner_task(owner);
134 }
135
136 /*
137  * Trylock or set HANDOFF
138  */
139 static inline bool __mutex_trylock_or_handoff(struct mutex *lock, bool handoff)
140 {
141         return !__mutex_trylock_common(lock, handoff);
142 }
143
144 /*
145  * Actual trylock that will work on any unlocked state.
146  */
147 static inline bool __mutex_trylock(struct mutex *lock)
148 {
149         return !__mutex_trylock_common(lock, false);
150 }
151
152 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
153 /*
154  * Lockdep annotations are contained to the slow paths for simplicity.
155  * There is nothing that would stop spreading the lockdep annotations outwards
156  * except more code.
157  */
158
159 /*
160  * Optimistic trylock that only works in the uncontended case. Make sure to
161  * follow with a __mutex_trylock() before failing.
162  */
163 static __always_inline bool __mutex_trylock_fast(struct mutex *lock)
164 {
165         unsigned long curr = (unsigned long)current;
166         unsigned long zero = 0UL;
167
168         if (atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&lock->owner, &zero, curr))
169                 return true;
170
171         return false;
172 }
173
174 static __always_inline bool __mutex_unlock_fast(struct mutex *lock)
175 {
176         unsigned long curr = (unsigned long)current;
177
178         return atomic_long_try_cmpxchg_release(&lock->owner, &curr, 0UL);
179 }
180 #endif
181
182 static inline void __mutex_set_flag(struct mutex *lock, unsigned long flag)
183 {
184         atomic_long_or(flag, &lock->owner);
185 }
186
187 static inline void __mutex_clear_flag(struct mutex *lock, unsigned long flag)
188 {
189         atomic_long_andnot(flag, &lock->owner);
190 }
191
192 static inline bool __mutex_waiter_is_first(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter)
193 {
194         return list_first_entry(&lock->wait_list, struct mutex_waiter, list) == waiter;
195 }
196
197 /*
198  * Add @waiter to a given location in the lock wait_list and set the
199  * FLAG_WAITERS flag if it's the first waiter.
200  */
201 static void
202 __mutex_add_waiter(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter,
203                    struct list_head *list)
204 {
205         debug_mutex_add_waiter(lock, waiter, current);
206
207         list_add_tail(&waiter->list, list);
208         if (__mutex_waiter_is_first(lock, waiter))
209                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_WAITERS);
210 }
211
212 static void
213 __mutex_remove_waiter(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter)
214 {
215         list_del(&waiter->list);
216         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
217                 __mutex_clear_flag(lock, MUTEX_FLAGS);
218
219         debug_mutex_remove_waiter(lock, waiter, current);
220 }
221
222 /*
223  * Give up ownership to a specific task, when @task = NULL, this is equivalent
224  * to a regular unlock. Sets PICKUP on a handoff, clears HANDOFF, preserves
225  * WAITERS. Provides RELEASE semantics like a regular unlock, the
226  * __mutex_trylock() provides a matching ACQUIRE semantics for the handoff.
227  */
228 static void __mutex_handoff(struct mutex *lock, struct task_struct *task)
229 {
230         unsigned long owner = atomic_long_read(&lock->owner);
231
232         for (;;) {
233                 unsigned long new;
234
235                 MUTEX_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
236                 MUTEX_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
237
238                 new = (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS);
239                 new |= (unsigned long)task;
240                 if (task)
241                         new |= MUTEX_FLAG_PICKUP;
242
243                 if (atomic_long_try_cmpxchg_release(&lock->owner, &owner, new))
244                         break;
245         }
246 }
247
248 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
249 /*
250  * We split the mutex lock/unlock logic into separate fastpath and
251  * slowpath functions, to reduce the register pressure on the fastpath.
252  * We also put the fastpath first in the kernel image, to make sure the
253  * branch is predicted by the CPU as default-untaken.
254  */
255 static void __sched __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock);
256
257 /**
258  * mutex_lock - acquire the mutex
259  * @lock: the mutex to be acquired
260  *
261  * Lock the mutex exclusively for this task. If the mutex is not
262  * available right now, it will sleep until it can get it.
263  *
264  * The mutex must later on be released by the same task that
265  * acquired it. Recursive locking is not allowed. The task
266  * may not exit without first unlocking the mutex. Also, kernel
267  * memory where the mutex resides must not be freed with
268  * the mutex still locked. The mutex must first be initialized
269  * (or statically defined) before it can be locked. memset()-ing
270  * the mutex to 0 is not allowed.
271  *
272  * (The CONFIG_DEBUG_MUTEXES .config option turns on debugging
273  * checks that will enforce the restrictions and will also do
274  * deadlock debugging)
275  *
276  * This function is similar to (but not equivalent to) down().
277  */
278 void __sched mutex_lock(struct mutex *lock)
279 {
280         might_sleep();
281
282         if (!__mutex_trylock_fast(lock))
283                 __mutex_lock_slowpath(lock);
284 }
285 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock);
286 #endif
287
288 #include "ww_mutex.h"
289
290 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
291
292 /*
293  * Trylock variant that returns the owning task on failure.
294  */
295 static inline struct task_struct *__mutex_trylock_or_owner(struct mutex *lock)
296 {
297         return __mutex_trylock_common(lock, false);
298 }
299
300 static inline
301 bool ww_mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
302                             struct mutex_waiter *waiter)
303 {
304         struct ww_mutex *ww;
305
306         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
307
308         /*
309          * If ww->ctx is set the contents are undefined, only
310          * by acquiring wait_lock there is a guarantee that
311          * they are not invalid when reading.
312          *
313          * As such, when deadlock detection needs to be
314          * performed the optimistic spinning cannot be done.
315          *
316          * Check this in every inner iteration because we may
317          * be racing against another thread's ww_mutex_lock.
318          */
319         if (ww_ctx->acquired > 0 && READ_ONCE(ww->ctx))
320                 return false;
321
322         /*
323          * If we aren't on the wait list yet, cancel the spin
324          * if there are waiters. We want  to avoid stealing the
325          * lock from a waiter with an earlier stamp, since the
326          * other thread may already own a lock that we also
327          * need.
328          */
329         if (!waiter && (atomic_long_read(&lock->owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS))
330                 return false;
331
332         /*
333          * Similarly, stop spinning if we are no longer the
334          * first waiter.
335          */
336         if (waiter && !__mutex_waiter_is_first(lock, waiter))
337                 return false;
338
339         return true;
340 }
341
342 /*
343  * Look out! "owner" is an entirely speculative pointer access and not
344  * reliable.
345  *
346  * "noinline" so that this function shows up on perf profiles.
347  */
348 static noinline
349 bool mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct task_struct *owner,
350                          struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
351 {
352         bool ret = true;
353
354         lockdep_assert_preemption_disabled();
355
356         while (__mutex_owner(lock) == owner) {
357                 /*
358                  * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_
359                  * checking lock->owner still matches owner. And we already
360                  * disabled preemption which is equal to the RCU read-side
361                  * crital section in optimistic spinning code. Thus the
362                  * task_strcut structure won't go away during the spinning
363                  * period
364                  */
365                 barrier();
366
367                 /*
368                  * Use vcpu_is_preempted to detect lock holder preemption issue.
369                  */
370                 if (!owner_on_cpu(owner) || need_resched()) {
371                         ret = false;
372                         break;
373                 }
374
375                 if (ww_ctx && !ww_mutex_spin_on_owner(lock, ww_ctx, waiter)) {
376                         ret = false;
377                         break;
378                 }
379
380                 cpu_relax();
381         }
382
383         return ret;
384 }
385
386 /*
387  * Initial check for entering the mutex spinning loop
388  */
389 static inline int mutex_can_spin_on_owner(struct mutex *lock)
390 {
391         struct task_struct *owner;
392         int retval = 1;
393
394         lockdep_assert_preemption_disabled();
395
396         if (need_resched())
397                 return 0;
398
399         /*
400          * We already disabled preemption which is equal to the RCU read-side
401          * crital section in optimistic spinning code. Thus the task_strcut
402          * structure won't go away during the spinning period.
403          */
404         owner = __mutex_owner(lock);
405         if (owner)
406                 retval = owner_on_cpu(owner);
407
408         /*
409          * If lock->owner is not set, the mutex has been released. Return true
410          * such that we'll trylock in the spin path, which is a faster option
411          * than the blocking slow path.
412          */
413         return retval;
414 }
415
416 /*
417  * Optimistic spinning.
418  *
419  * We try to spin for acquisition when we find that the lock owner
420  * is currently running on a (different) CPU and while we don't
421  * need to reschedule. The rationale is that if the lock owner is
422  * running, it is likely to release the lock soon.
423  *
424  * The mutex spinners are queued up using MCS lock so that only one
425  * spinner can compete for the mutex. However, if mutex spinning isn't
426  * going to happen, there is no point in going through the lock/unlock
427  * overhead.
428  *
429  * Returns true when the lock was taken, otherwise false, indicating
430  * that we need to jump to the slowpath and sleep.
431  *
432  * The waiter flag is set to true if the spinner is a waiter in the wait
433  * queue. The waiter-spinner will spin on the lock directly and concurrently
434  * with the spinner at the head of the OSQ, if present, until the owner is
435  * changed to itself.
436  */
437 static __always_inline bool
438 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
439                       struct mutex_waiter *waiter)
440 {
441         if (!waiter) {
442                 /*
443                  * The purpose of the mutex_can_spin_on_owner() function is
444                  * to eliminate the overhead of osq_lock() and osq_unlock()
445                  * in case spinning isn't possible. As a waiter-spinner
446                  * is not going to take OSQ lock anyway, there is no need
447                  * to call mutex_can_spin_on_owner().
448                  */
449                 if (!mutex_can_spin_on_owner(lock))
450                         goto fail;
451
452                 /*
453                  * In order to avoid a stampede of mutex spinners trying to
454                  * acquire the mutex all at once, the spinners need to take a
455                  * MCS (queued) lock first before spinning on the owner field.
456                  */
457                 if (!osq_lock(&lock->osq))
458                         goto fail;
459         }
460
461         for (;;) {
462                 struct task_struct *owner;
463
464                 /* Try to acquire the mutex... */
465                 owner = __mutex_trylock_or_owner(lock);
466                 if (!owner)
467                         break;
468
469                 /*
470                  * There's an owner, wait for it to either
471                  * release the lock or go to sleep.
472                  */
473                 if (!mutex_spin_on_owner(lock, owner, ww_ctx, waiter))
474                         goto fail_unlock;
475
476                 /*
477                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
478                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
479                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
480                  * values at the cost of a few extra spins.
481                  */
482                 cpu_relax();
483         }
484
485         if (!waiter)
486                 osq_unlock(&lock->osq);
487
488         return true;
489
490
491 fail_unlock:
492         if (!waiter)
493                 osq_unlock(&lock->osq);
494
495 fail:
496         /*
497          * If we fell out of the spin path because of need_resched(),
498          * reschedule now, before we try-lock the mutex. This avoids getting
499          * scheduled out right after we obtained the mutex.
500          */
501         if (need_resched()) {
502                 /*
503                  * We _should_ have TASK_RUNNING here, but just in case
504                  * we do not, make it so, otherwise we might get stuck.
505                  */
506                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
507                 schedule_preempt_disabled();
508         }
509
510         return false;
511 }
512 #else
513 static __always_inline bool
514 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
515                       struct mutex_waiter *waiter)
516 {
517         return false;
518 }
519 #endif
520
521 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip);
522
523 /**
524  * mutex_unlock - release the mutex
525  * @lock: the mutex to be released
526  *
527  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously.
528  *
529  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
530  * of a not locked mutex is not allowed.
531  *
532  * This function is similar to (but not equivalent to) up().
533  */
534 void __sched mutex_unlock(struct mutex *lock)
535 {
536 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
537         if (__mutex_unlock_fast(lock))
538                 return;
539 #endif
540         __mutex_unlock_slowpath(lock, _RET_IP_);
541 }
542 EXPORT_SYMBOL(mutex_unlock);
543
544 /**
545  * ww_mutex_unlock - release the w/w mutex
546  * @lock: the mutex to be released
547  *
548  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously with any of the
549  * ww_mutex_lock* functions (with or without an acquire context). It is
550  * forbidden to release the locks after releasing the acquire context.
551  *
552  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
553  * of a unlocked mutex is not allowed.
554  */
555 void __sched ww_mutex_unlock(struct ww_mutex *lock)
556 {
557         __ww_mutex_unlock(lock);
558         mutex_unlock(&lock->base);
559 }
560 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_unlock);
561
562 /*
563  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
564  */
565 static __always_inline int __sched
566 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, unsigned int state, unsigned int subclass,
567                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
568                     struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, const bool use_ww_ctx)
569 {
570         struct mutex_waiter waiter;
571         struct ww_mutex *ww;
572         int ret;
573
574         if (!use_ww_ctx)
575                 ww_ctx = NULL;
576
577         might_sleep();
578
579         MUTEX_WARN_ON(lock->magic != lock);
580
581         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
582         if (ww_ctx) {
583                 if (unlikely(ww_ctx == READ_ONCE(ww->ctx)))
584                         return -EALREADY;
585
586                 /*
587                  * Reset the wounded flag after a kill. No other process can
588                  * race and wound us here since they can't have a valid owner
589                  * pointer if we don't have any locks held.
590                  */
591                 if (ww_ctx->acquired == 0)
592                         ww_ctx->wounded = 0;
593
594 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
595                 nest_lock = &ww_ctx->dep_map;
596 #endif
597         }
598
599         preempt_disable();
600         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
601
602         if (__mutex_trylock(lock) ||
603             mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, NULL)) {
604                 /* got the lock, yay! */
605                 lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
606                 if (ww_ctx)
607                         ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
608                 preempt_enable();
609                 return 0;
610         }
611
612         raw_spin_lock(&lock->wait_lock);
613         /*
614          * After waiting to acquire the wait_lock, try again.
615          */
616         if (__mutex_trylock(lock)) {
617                 if (ww_ctx)
618                         __ww_mutex_check_waiters(lock, ww_ctx);
619
620                 goto skip_wait;
621         }
622
623         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
624         waiter.task = current;
625         if (use_ww_ctx)
626                 waiter.ww_ctx = ww_ctx;
627
628         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
629
630         if (!use_ww_ctx) {
631                 /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
632                 __mutex_add_waiter(lock, &waiter, &lock->wait_list);
633         } else {
634                 /*
635                  * Add in stamp order, waking up waiters that must kill
636                  * themselves.
637                  */
638                 ret = __ww_mutex_add_waiter(&waiter, lock, ww_ctx);
639                 if (ret)
640                         goto err_early_kill;
641         }
642
643         set_current_state(state);
644         for (;;) {
645                 bool first;
646
647                 /*
648                  * Once we hold wait_lock, we're serialized against
649                  * mutex_unlock() handing the lock off to us, do a trylock
650                  * before testing the error conditions to make sure we pick up
651                  * the handoff.
652                  */
653                 if (__mutex_trylock(lock))
654                         goto acquired;
655
656                 /*
657                  * Check for signals and kill conditions while holding
658                  * wait_lock. This ensures the lock cancellation is ordered
659                  * against mutex_unlock() and wake-ups do not go missing.
660                  */
661                 if (signal_pending_state(state, current)) {
662                         ret = -EINTR;
663                         goto err;
664                 }
665
666                 if (ww_ctx) {
667                         ret = __ww_mutex_check_kill(lock, &waiter, ww_ctx);
668                         if (ret)
669                                 goto err;
670                 }
671
672                 raw_spin_unlock(&lock->wait_lock);
673                 schedule_preempt_disabled();
674
675                 first = __mutex_waiter_is_first(lock, &waiter);
676
677                 set_current_state(state);
678                 /*
679                  * Here we order against unlock; we must either see it change
680                  * state back to RUNNING and fall through the next schedule(),
681                  * or we must see its unlock and acquire.
682                  */
683                 if (__mutex_trylock_or_handoff(lock, first) ||
684                     (first && mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, &waiter)))
685                         break;
686
687                 raw_spin_lock(&lock->wait_lock);
688         }
689         raw_spin_lock(&lock->wait_lock);
690 acquired:
691         __set_current_state(TASK_RUNNING);
692
693         if (ww_ctx) {
694                 /*
695                  * Wound-Wait; we stole the lock (!first_waiter), check the
696                  * waiters as anyone might want to wound us.
697                  */
698                 if (!ww_ctx->is_wait_die &&
699                     !__mutex_waiter_is_first(lock, &waiter))
700                         __ww_mutex_check_waiters(lock, ww_ctx);
701         }
702
703         __mutex_remove_waiter(lock, &waiter);
704
705         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
706
707 skip_wait:
708         /* got the lock - cleanup and rejoice! */
709         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
710
711         if (ww_ctx)
712                 ww_mutex_lock_acquired(ww, ww_ctx);
713
714         raw_spin_unlock(&lock->wait_lock);
715         preempt_enable();
716         return 0;
717
718 err:
719         __set_current_state(TASK_RUNNING);
720         __mutex_remove_waiter(lock, &waiter);
721 err_early_kill:
722         raw_spin_unlock(&lock->wait_lock);
723         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
724         mutex_release(&lock->dep_map, ip);
725         preempt_enable();
726         return ret;
727 }
728
729 static int __sched
730 __mutex_lock(struct mutex *lock, unsigned int state, unsigned int subclass,
731              struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip)
732 {
733         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, NULL, false);
734 }
735
736 static int __sched
737 __ww_mutex_lock(struct mutex *lock, unsigned int state, unsigned int subclass,
738                 unsigned long ip, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
739 {
740         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, NULL, ip, ww_ctx, true);
741 }
742
743 /**
744  * ww_mutex_trylock - tries to acquire the w/w mutex with optional acquire context
745  * @ww: mutex to lock
746  * @ww_ctx: optional w/w acquire context
747  *
748  * Trylocks a mutex with the optional acquire context; no deadlock detection is
749  * possible. Returns 1 if the mutex has been acquired successfully, 0 otherwise.
750  *
751  * Unlike ww_mutex_lock, no deadlock handling is performed. However, if a @ctx is
752  * specified, -EALREADY handling may happen in calls to ww_mutex_trylock.
753  *
754  * A mutex acquired with this function must be released with ww_mutex_unlock.
755  */
756 int ww_mutex_trylock(struct ww_mutex *ww, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
757 {
758         if (!ww_ctx)
759                 return mutex_trylock(&ww->base);
760
761         MUTEX_WARN_ON(ww->base.magic != &ww->base);
762
763         /*
764          * Reset the wounded flag after a kill. No other process can
765          * race and wound us here, since they can't have a valid owner
766          * pointer if we don't have any locks held.
767          */
768         if (ww_ctx->acquired == 0)
769                 ww_ctx->wounded = 0;
770
771         if (__mutex_trylock(&ww->base)) {
772                 ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
773                 mutex_acquire_nest(&ww->base.dep_map, 0, 1, &ww_ctx->dep_map, _RET_IP_);
774                 return 1;
775         }
776
777         return 0;
778 }
779 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_trylock);
780
781 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
782 void __sched
783 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
784 {
785         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
786 }
787
788 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
789
790 void __sched
791 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
792 {
793         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, nest, _RET_IP_);
794 }
795 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
796
797 int __sched
798 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
799 {
800         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
801 }
802 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
803
804 int __sched
805 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
806 {
807         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
808 }
809 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
810
811 void __sched
812 mutex_lock_io_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
813 {
814         int token;
815
816         might_sleep();
817
818         token = io_schedule_prepare();
819         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
820                             subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
821         io_schedule_finish(token);
822 }
823 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_io_nested);
824
825 static inline int
826 ww_mutex_deadlock_injection(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
827 {
828 #ifdef CONFIG_DEBUG_WW_MUTEX_SLOWPATH
829         unsigned tmp;
830
831         if (ctx->deadlock_inject_countdown-- == 0) {
832                 tmp = ctx->deadlock_inject_interval;
833                 if (tmp > UINT_MAX/4)
834                         tmp = UINT_MAX;
835                 else
836                         tmp = tmp*2 + tmp + tmp/2;
837
838                 ctx->deadlock_inject_interval = tmp;
839                 ctx->deadlock_inject_countdown = tmp;
840                 ctx->contending_lock = lock;
841
842                 ww_mutex_unlock(lock);
843
844                 return -EDEADLK;
845         }
846 #endif
847
848         return 0;
849 }
850
851 int __sched
852 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
853 {
854         int ret;
855
856         might_sleep();
857         ret =  __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
858                                0, _RET_IP_, ctx);
859         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
860                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
861
862         return ret;
863 }
864 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock);
865
866 int __sched
867 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
868 {
869         int ret;
870
871         might_sleep();
872         ret = __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE,
873                               0, _RET_IP_, ctx);
874
875         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
876                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
877
878         return ret;
879 }
880 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock_interruptible);
881
882 #endif
883
884 /*
885  * Release the lock, slowpath:
886  */
887 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip)
888 {
889         struct task_struct *next = NULL;
890         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
891         unsigned long owner;
892
893         mutex_release(&lock->dep_map, ip);
894
895         /*
896          * Release the lock before (potentially) taking the spinlock such that
897          * other contenders can get on with things ASAP.
898          *
899          * Except when HANDOFF, in that case we must not clear the owner field,
900          * but instead set it to the top waiter.
901          */
902         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
903         for (;;) {
904                 MUTEX_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
905                 MUTEX_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
906
907                 if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
908                         break;
909
910                 if (atomic_long_try_cmpxchg_release(&lock->owner, &owner, __owner_flags(owner))) {
911                         if (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS)
912                                 break;
913
914                         return;
915                 }
916         }
917
918         raw_spin_lock(&lock->wait_lock);
919         debug_mutex_unlock(lock);
920         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
921                 /* get the first entry from the wait-list: */
922                 struct mutex_waiter *waiter =
923                         list_first_entry(&lock->wait_list,
924                                          struct mutex_waiter, list);
925
926                 next = waiter->task;
927
928                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
929                 wake_q_add(&wake_q, next);
930         }
931
932         if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
933                 __mutex_handoff(lock, next);
934
935         raw_spin_unlock(&lock->wait_lock);
936
937         wake_up_q(&wake_q);
938 }
939
940 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
941 /*
942  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
943  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
944  */
945 static noinline int __sched
946 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock);
947
948 static noinline int __sched
949 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock);
950
951 /**
952  * mutex_lock_interruptible() - Acquire the mutex, interruptible by signals.
953  * @lock: The mutex to be acquired.
954  *
955  * Lock the mutex like mutex_lock().  If a signal is delivered while the
956  * process is sleeping, this function will return without acquiring the
957  * mutex.
958  *
959  * Context: Process context.
960  * Return: 0 if the lock was successfully acquired or %-EINTR if a
961  * signal arrived.
962  */
963 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
964 {
965         might_sleep();
966
967         if (__mutex_trylock_fast(lock))
968                 return 0;
969
970         return __mutex_lock_interruptible_slowpath(lock);
971 }
972
973 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
974
975 /**
976  * mutex_lock_killable() - Acquire the mutex, interruptible by fatal signals.
977  * @lock: The mutex to be acquired.
978  *
979  * Lock the mutex like mutex_lock().  If a signal which will be fatal to
980  * the current process is delivered while the process is sleeping, this
981  * function will return without acquiring the mutex.
982  *
983  * Context: Process context.
984  * Return: 0 if the lock was successfully acquired or %-EINTR if a
985  * fatal signal arrived.
986  */
987 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
988 {
989         might_sleep();
990
991         if (__mutex_trylock_fast(lock))
992                 return 0;
993
994         return __mutex_lock_killable_slowpath(lock);
995 }
996 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
997
998 /**
999  * mutex_lock_io() - Acquire the mutex and mark the process as waiting for I/O
1000  * @lock: The mutex to be acquired.
1001  *
1002  * Lock the mutex like mutex_lock().  While the task is waiting for this
1003  * mutex, it will be accounted as being in the IO wait state by the
1004  * scheduler.
1005  *
1006  * Context: Process context.
1007  */
1008 void __sched mutex_lock_io(struct mutex *lock)
1009 {
1010         int token;
1011
1012         token = io_schedule_prepare();
1013         mutex_lock(lock);
1014         io_schedule_finish(token);
1015 }
1016 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_io);
1017
1018 static noinline void __sched
1019 __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock)
1020 {
1021         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1022 }
1023
1024 static noinline int __sched
1025 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock)
1026 {
1027         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1028 }
1029
1030 static noinline int __sched
1031 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock)
1032 {
1033         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1034 }
1035
1036 static noinline int __sched
1037 __ww_mutex_lock_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1038 {
1039         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0,
1040                                _RET_IP_, ctx);
1041 }
1042
1043 static noinline int __sched
1044 __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(struct ww_mutex *lock,
1045                                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
1046 {
1047         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE, 0,
1048                                _RET_IP_, ctx);
1049 }
1050
1051 #endif
1052
1053 /**
1054  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
1055  * @lock: the mutex to be acquired
1056  *
1057  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
1058  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
1059  *
1060  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
1061  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
1062  * about this when converting semaphore users to mutexes.
1063  *
1064  * This function must not be used in interrupt context. The
1065  * mutex must be released by the same task that acquired it.
1066  */
1067 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
1068 {
1069         bool locked;
1070
1071         MUTEX_WARN_ON(lock->magic != lock);
1072
1073         locked = __mutex_trylock(lock);
1074         if (locked)
1075                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1076
1077         return locked;
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
1080
1081 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1082 int __sched
1083 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1084 {
1085         might_sleep();
1086
1087         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1088                 if (ctx)
1089                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1090                 return 0;
1091         }
1092
1093         return __ww_mutex_lock_slowpath(lock, ctx);
1094 }
1095 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock);
1096
1097 int __sched
1098 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1099 {
1100         might_sleep();
1101
1102         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1103                 if (ctx)
1104                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1105                 return 0;
1106         }
1107
1108         return __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(lock, ctx);
1109 }
1110 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock_interruptible);
1111
1112 #endif /* !CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
1113 #endif /* !CONFIG_PREEMPT_RT */
1114
1115 /**
1116  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
1117  * @cnt: the atomic which we are to dec
1118  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
1119  *
1120  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
1121  */
1122 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
1123 {
1124         /* dec if we can't possibly hit 0 */
1125         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
1126                 return 0;
1127         /* we might hit 0, so take the lock */
1128         mutex_lock(lock);
1129         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
1130                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
1131                 mutex_unlock(lock);
1132                 return 0;
1133         }
1134         /* we hit 0, and we hold the lock */
1135         return 1;
1136 }
1137 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);