Merge tag 'riscv-for-linus-5.9-rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / locking / rwsem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /* kernel/rwsem.c: R/W semaphores, public implementation
3  *
4  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com).
5  * Derived from asm-i386/semaphore.h
6  *
7  * Writer lock-stealing by Alex Shi <alex.shi@intel.com>
8  * and Michel Lespinasse <walken@google.com>
9  *
10  * Optimistic spinning by Tim Chen <tim.c.chen@intel.com>
11  * and Davidlohr Bueso <davidlohr@hp.com>. Based on mutexes.
12  *
13  * Rwsem count bit fields re-definition and rwsem rearchitecture by
14  * Waiman Long <longman@redhat.com> and
15  * Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>.
16  */
17
18 #include <linux/types.h>
19 #include <linux/kernel.h>
20 #include <linux/sched.h>
21 #include <linux/sched/rt.h>
22 #include <linux/sched/task.h>
23 #include <linux/sched/debug.h>
24 #include <linux/sched/wake_q.h>
25 #include <linux/sched/signal.h>
26 #include <linux/sched/clock.h>
27 #include <linux/export.h>
28 #include <linux/rwsem.h>
29 #include <linux/atomic.h>
30
31 #include "lock_events.h"
32
33 /*
34  * The least significant 3 bits of the owner value has the following
35  * meanings when set.
36  *  - Bit 0: RWSEM_READER_OWNED - The rwsem is owned by readers
37  *  - Bit 1: RWSEM_RD_NONSPINNABLE - Readers cannot spin on this lock.
38  *  - Bit 2: RWSEM_WR_NONSPINNABLE - Writers cannot spin on this lock.
39  *
40  * When the rwsem is either owned by an anonymous writer, or it is
41  * reader-owned, but a spinning writer has timed out, both nonspinnable
42  * bits will be set to disable optimistic spinning by readers and writers.
43  * In the later case, the last unlocking reader should then check the
44  * writer nonspinnable bit and clear it only to give writers preference
45  * to acquire the lock via optimistic spinning, but not readers. Similar
46  * action is also done in the reader slowpath.
47
48  * When a writer acquires a rwsem, it puts its task_struct pointer
49  * into the owner field. It is cleared after an unlock.
50  *
51  * When a reader acquires a rwsem, it will also puts its task_struct
52  * pointer into the owner field with the RWSEM_READER_OWNED bit set.
53  * On unlock, the owner field will largely be left untouched. So
54  * for a free or reader-owned rwsem, the owner value may contain
55  * information about the last reader that acquires the rwsem.
56  *
57  * That information may be helpful in debugging cases where the system
58  * seems to hang on a reader owned rwsem especially if only one reader
59  * is involved. Ideally we would like to track all the readers that own
60  * a rwsem, but the overhead is simply too big.
61  *
62  * Reader optimistic spinning is helpful when the reader critical section
63  * is short and there aren't that many readers around. It makes readers
64  * relatively more preferred than writers. When a writer times out spinning
65  * on a reader-owned lock and set the nospinnable bits, there are two main
66  * reasons for that.
67  *
68  *  1) The reader critical section is long, perhaps the task sleeps after
69  *     acquiring the read lock.
70  *  2) There are just too many readers contending the lock causing it to
71  *     take a while to service all of them.
72  *
73  * In the former case, long reader critical section will impede the progress
74  * of writers which is usually more important for system performance. In
75  * the later case, reader optimistic spinning tends to make the reader
76  * groups that contain readers that acquire the lock together smaller
77  * leading to more of them. That may hurt performance in some cases. In
78  * other words, the setting of nonspinnable bits indicates that reader
79  * optimistic spinning may not be helpful for those workloads that cause
80  * it.
81  *
82  * Therefore, any writers that had observed the setting of the writer
83  * nonspinnable bit for a given rwsem after they fail to acquire the lock
84  * via optimistic spinning will set the reader nonspinnable bit once they
85  * acquire the write lock. Similarly, readers that observe the setting
86  * of reader nonspinnable bit at slowpath entry will set the reader
87  * nonspinnable bits when they acquire the read lock via the wakeup path.
88  *
89  * Once the reader nonspinnable bit is on, it will only be reset when
90  * a writer is able to acquire the rwsem in the fast path or somehow a
91  * reader or writer in the slowpath doesn't observe the nonspinable bit.
92  *
93  * This is to discourage reader optmistic spinning on that particular
94  * rwsem and make writers more preferred. This adaptive disabling of reader
95  * optimistic spinning will alleviate the negative side effect of this
96  * feature.
97  */
98 #define RWSEM_READER_OWNED      (1UL << 0)
99 #define RWSEM_RD_NONSPINNABLE   (1UL << 1)
100 #define RWSEM_WR_NONSPINNABLE   (1UL << 2)
101 #define RWSEM_NONSPINNABLE      (RWSEM_RD_NONSPINNABLE | RWSEM_WR_NONSPINNABLE)
102 #define RWSEM_OWNER_FLAGS_MASK  (RWSEM_READER_OWNED | RWSEM_NONSPINNABLE)
103
104 #ifdef CONFIG_DEBUG_RWSEMS
105 # define DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(c, sem)   do {                    \
106         if (!debug_locks_silent &&                              \
107             WARN_ONCE(c, "DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(%s): count = 0x%lx, magic = 0x%lx, owner = 0x%lx, curr 0x%lx, list %sempty\n",\
108                 #c, atomic_long_read(&(sem)->count),            \
109                 (unsigned long) sem->magic,                     \
110                 atomic_long_read(&(sem)->owner), (long)current, \
111                 list_empty(&(sem)->wait_list) ? "" : "not "))   \
112                         debug_locks_off();                      \
113         } while (0)
114 #else
115 # define DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(c, sem)
116 #endif
117
118 /*
119  * On 64-bit architectures, the bit definitions of the count are:
120  *
121  * Bit  0    - writer locked bit
122  * Bit  1    - waiters present bit
123  * Bit  2    - lock handoff bit
124  * Bits 3-7  - reserved
125  * Bits 8-62 - 55-bit reader count
126  * Bit  63   - read fail bit
127  *
128  * On 32-bit architectures, the bit definitions of the count are:
129  *
130  * Bit  0    - writer locked bit
131  * Bit  1    - waiters present bit
132  * Bit  2    - lock handoff bit
133  * Bits 3-7  - reserved
134  * Bits 8-30 - 23-bit reader count
135  * Bit  31   - read fail bit
136  *
137  * It is not likely that the most significant bit (read fail bit) will ever
138  * be set. This guard bit is still checked anyway in the down_read() fastpath
139  * just in case we need to use up more of the reader bits for other purpose
140  * in the future.
141  *
142  * atomic_long_fetch_add() is used to obtain reader lock, whereas
143  * atomic_long_cmpxchg() will be used to obtain writer lock.
144  *
145  * There are three places where the lock handoff bit may be set or cleared.
146  * 1) rwsem_mark_wake() for readers.
147  * 2) rwsem_try_write_lock() for writers.
148  * 3) Error path of rwsem_down_write_slowpath().
149  *
150  * For all the above cases, wait_lock will be held. A writer must also
151  * be the first one in the wait_list to be eligible for setting the handoff
152  * bit. So concurrent setting/clearing of handoff bit is not possible.
153  */
154 #define RWSEM_WRITER_LOCKED     (1UL << 0)
155 #define RWSEM_FLAG_WAITERS      (1UL << 1)
156 #define RWSEM_FLAG_HANDOFF      (1UL << 2)
157 #define RWSEM_FLAG_READFAIL     (1UL << (BITS_PER_LONG - 1))
158
159 #define RWSEM_READER_SHIFT      8
160 #define RWSEM_READER_BIAS       (1UL << RWSEM_READER_SHIFT)
161 #define RWSEM_READER_MASK       (~(RWSEM_READER_BIAS - 1))
162 #define RWSEM_WRITER_MASK       RWSEM_WRITER_LOCKED
163 #define RWSEM_LOCK_MASK         (RWSEM_WRITER_MASK|RWSEM_READER_MASK)
164 #define RWSEM_READ_FAILED_MASK  (RWSEM_WRITER_MASK|RWSEM_FLAG_WAITERS|\
165                                  RWSEM_FLAG_HANDOFF|RWSEM_FLAG_READFAIL)
166
167 /*
168  * All writes to owner are protected by WRITE_ONCE() to make sure that
169  * store tearing can't happen as optimistic spinners may read and use
170  * the owner value concurrently without lock. Read from owner, however,
171  * may not need READ_ONCE() as long as the pointer value is only used
172  * for comparison and isn't being dereferenced.
173  */
174 static inline void rwsem_set_owner(struct rw_semaphore *sem)
175 {
176         atomic_long_set(&sem->owner, (long)current);
177 }
178
179 static inline void rwsem_clear_owner(struct rw_semaphore *sem)
180 {
181         atomic_long_set(&sem->owner, 0);
182 }
183
184 /*
185  * Test the flags in the owner field.
186  */
187 static inline bool rwsem_test_oflags(struct rw_semaphore *sem, long flags)
188 {
189         return atomic_long_read(&sem->owner) & flags;
190 }
191
192 /*
193  * The task_struct pointer of the last owning reader will be left in
194  * the owner field.
195  *
196  * Note that the owner value just indicates the task has owned the rwsem
197  * previously, it may not be the real owner or one of the real owners
198  * anymore when that field is examined, so take it with a grain of salt.
199  *
200  * The reader non-spinnable bit is preserved.
201  */
202 static inline void __rwsem_set_reader_owned(struct rw_semaphore *sem,
203                                             struct task_struct *owner)
204 {
205         unsigned long val = (unsigned long)owner | RWSEM_READER_OWNED |
206                 (atomic_long_read(&sem->owner) & RWSEM_RD_NONSPINNABLE);
207
208         atomic_long_set(&sem->owner, val);
209 }
210
211 static inline void rwsem_set_reader_owned(struct rw_semaphore *sem)
212 {
213         __rwsem_set_reader_owned(sem, current);
214 }
215
216 /*
217  * Return true if the rwsem is owned by a reader.
218  */
219 static inline bool is_rwsem_reader_owned(struct rw_semaphore *sem)
220 {
221 #ifdef CONFIG_DEBUG_RWSEMS
222         /*
223          * Check the count to see if it is write-locked.
224          */
225         long count = atomic_long_read(&sem->count);
226
227         if (count & RWSEM_WRITER_MASK)
228                 return false;
229 #endif
230         return rwsem_test_oflags(sem, RWSEM_READER_OWNED);
231 }
232
233 #ifdef CONFIG_DEBUG_RWSEMS
234 /*
235  * With CONFIG_DEBUG_RWSEMS configured, it will make sure that if there
236  * is a task pointer in owner of a reader-owned rwsem, it will be the
237  * real owner or one of the real owners. The only exception is when the
238  * unlock is done by up_read_non_owner().
239  */
240 static inline void rwsem_clear_reader_owned(struct rw_semaphore *sem)
241 {
242         unsigned long val = atomic_long_read(&sem->owner);
243
244         while ((val & ~RWSEM_OWNER_FLAGS_MASK) == (unsigned long)current) {
245                 if (atomic_long_try_cmpxchg(&sem->owner, &val,
246                                             val & RWSEM_OWNER_FLAGS_MASK))
247                         return;
248         }
249 }
250 #else
251 static inline void rwsem_clear_reader_owned(struct rw_semaphore *sem)
252 {
253 }
254 #endif
255
256 /*
257  * Set the RWSEM_NONSPINNABLE bits if the RWSEM_READER_OWNED flag
258  * remains set. Otherwise, the operation will be aborted.
259  */
260 static inline void rwsem_set_nonspinnable(struct rw_semaphore *sem)
261 {
262         unsigned long owner = atomic_long_read(&sem->owner);
263
264         do {
265                 if (!(owner & RWSEM_READER_OWNED))
266                         break;
267                 if (owner & RWSEM_NONSPINNABLE)
268                         break;
269         } while (!atomic_long_try_cmpxchg(&sem->owner, &owner,
270                                           owner | RWSEM_NONSPINNABLE));
271 }
272
273 static inline bool rwsem_read_trylock(struct rw_semaphore *sem)
274 {
275         long cnt = atomic_long_add_return_acquire(RWSEM_READER_BIAS, &sem->count);
276         if (WARN_ON_ONCE(cnt < 0))
277                 rwsem_set_nonspinnable(sem);
278         return !(cnt & RWSEM_READ_FAILED_MASK);
279 }
280
281 /*
282  * Return just the real task structure pointer of the owner
283  */
284 static inline struct task_struct *rwsem_owner(struct rw_semaphore *sem)
285 {
286         return (struct task_struct *)
287                 (atomic_long_read(&sem->owner) & ~RWSEM_OWNER_FLAGS_MASK);
288 }
289
290 /*
291  * Return the real task structure pointer of the owner and the embedded
292  * flags in the owner. pflags must be non-NULL.
293  */
294 static inline struct task_struct *
295 rwsem_owner_flags(struct rw_semaphore *sem, unsigned long *pflags)
296 {
297         unsigned long owner = atomic_long_read(&sem->owner);
298
299         *pflags = owner & RWSEM_OWNER_FLAGS_MASK;
300         return (struct task_struct *)(owner & ~RWSEM_OWNER_FLAGS_MASK);
301 }
302
303 /*
304  * Guide to the rw_semaphore's count field.
305  *
306  * When the RWSEM_WRITER_LOCKED bit in count is set, the lock is owned
307  * by a writer.
308  *
309  * The lock is owned by readers when
310  * (1) the RWSEM_WRITER_LOCKED isn't set in count,
311  * (2) some of the reader bits are set in count, and
312  * (3) the owner field has RWSEM_READ_OWNED bit set.
313  *
314  * Having some reader bits set is not enough to guarantee a readers owned
315  * lock as the readers may be in the process of backing out from the count
316  * and a writer has just released the lock. So another writer may steal
317  * the lock immediately after that.
318  */
319
320 /*
321  * Initialize an rwsem:
322  */
323 void __init_rwsem(struct rw_semaphore *sem, const char *name,
324                   struct lock_class_key *key)
325 {
326 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
327         /*
328          * Make sure we are not reinitializing a held semaphore:
329          */
330         debug_check_no_locks_freed((void *)sem, sizeof(*sem));
331         lockdep_init_map_wait(&sem->dep_map, name, key, 0, LD_WAIT_SLEEP);
332 #endif
333 #ifdef CONFIG_DEBUG_RWSEMS
334         sem->magic = sem;
335 #endif
336         atomic_long_set(&sem->count, RWSEM_UNLOCKED_VALUE);
337         raw_spin_lock_init(&sem->wait_lock);
338         INIT_LIST_HEAD(&sem->wait_list);
339         atomic_long_set(&sem->owner, 0L);
340 #ifdef CONFIG_RWSEM_SPIN_ON_OWNER
341         osq_lock_init(&sem->osq);
342 #endif
343 }
344 EXPORT_SYMBOL(__init_rwsem);
345
346 enum rwsem_waiter_type {
347         RWSEM_WAITING_FOR_WRITE,
348         RWSEM_WAITING_FOR_READ
349 };
350
351 struct rwsem_waiter {
352         struct list_head list;
353         struct task_struct *task;
354         enum rwsem_waiter_type type;
355         unsigned long timeout;
356         unsigned long last_rowner;
357 };
358 #define rwsem_first_waiter(sem) \
359         list_first_entry(&sem->wait_list, struct rwsem_waiter, list)
360
361 enum rwsem_wake_type {
362         RWSEM_WAKE_ANY,         /* Wake whatever's at head of wait list */
363         RWSEM_WAKE_READERS,     /* Wake readers only */
364         RWSEM_WAKE_READ_OWNED   /* Waker thread holds the read lock */
365 };
366
367 enum writer_wait_state {
368         WRITER_NOT_FIRST,       /* Writer is not first in wait list */
369         WRITER_FIRST,           /* Writer is first in wait list     */
370         WRITER_HANDOFF          /* Writer is first & handoff needed */
371 };
372
373 /*
374  * The typical HZ value is either 250 or 1000. So set the minimum waiting
375  * time to at least 4ms or 1 jiffy (if it is higher than 4ms) in the wait
376  * queue before initiating the handoff protocol.
377  */
378 #define RWSEM_WAIT_TIMEOUT      DIV_ROUND_UP(HZ, 250)
379
380 /*
381  * Magic number to batch-wakeup waiting readers, even when writers are
382  * also present in the queue. This both limits the amount of work the
383  * waking thread must do and also prevents any potential counter overflow,
384  * however unlikely.
385  */
386 #define MAX_READERS_WAKEUP      0x100
387
388 /*
389  * handle the lock release when processes blocked on it that can now run
390  * - if we come here from up_xxxx(), then the RWSEM_FLAG_WAITERS bit must
391  *   have been set.
392  * - there must be someone on the queue
393  * - the wait_lock must be held by the caller
394  * - tasks are marked for wakeup, the caller must later invoke wake_up_q()
395  *   to actually wakeup the blocked task(s) and drop the reference count,
396  *   preferably when the wait_lock is released
397  * - woken process blocks are discarded from the list after having task zeroed
398  * - writers are only marked woken if downgrading is false
399  */
400 static void rwsem_mark_wake(struct rw_semaphore *sem,
401                             enum rwsem_wake_type wake_type,
402                             struct wake_q_head *wake_q)
403 {
404         struct rwsem_waiter *waiter, *tmp;
405         long oldcount, woken = 0, adjustment = 0;
406         struct list_head wlist;
407
408         lockdep_assert_held(&sem->wait_lock);
409
410         /*
411          * Take a peek at the queue head waiter such that we can determine
412          * the wakeup(s) to perform.
413          */
414         waiter = rwsem_first_waiter(sem);
415
416         if (waiter->type == RWSEM_WAITING_FOR_WRITE) {
417                 if (wake_type == RWSEM_WAKE_ANY) {
418                         /*
419                          * Mark writer at the front of the queue for wakeup.
420                          * Until the task is actually later awoken later by
421                          * the caller, other writers are able to steal it.
422                          * Readers, on the other hand, will block as they
423                          * will notice the queued writer.
424                          */
425                         wake_q_add(wake_q, waiter->task);
426                         lockevent_inc(rwsem_wake_writer);
427                 }
428
429                 return;
430         }
431
432         /*
433          * No reader wakeup if there are too many of them already.
434          */
435         if (unlikely(atomic_long_read(&sem->count) < 0))
436                 return;
437
438         /*
439          * Writers might steal the lock before we grant it to the next reader.
440          * We prefer to do the first reader grant before counting readers
441          * so we can bail out early if a writer stole the lock.
442          */
443         if (wake_type != RWSEM_WAKE_READ_OWNED) {
444                 struct task_struct *owner;
445
446                 adjustment = RWSEM_READER_BIAS;
447                 oldcount = atomic_long_fetch_add(adjustment, &sem->count);
448                 if (unlikely(oldcount & RWSEM_WRITER_MASK)) {
449                         /*
450                          * When we've been waiting "too" long (for writers
451                          * to give up the lock), request a HANDOFF to
452                          * force the issue.
453                          */
454                         if (!(oldcount & RWSEM_FLAG_HANDOFF) &&
455                             time_after(jiffies, waiter->timeout)) {
456                                 adjustment -= RWSEM_FLAG_HANDOFF;
457                                 lockevent_inc(rwsem_rlock_handoff);
458                         }
459
460                         atomic_long_add(-adjustment, &sem->count);
461                         return;
462                 }
463                 /*
464                  * Set it to reader-owned to give spinners an early
465                  * indication that readers now have the lock.
466                  * The reader nonspinnable bit seen at slowpath entry of
467                  * the reader is copied over.
468                  */
469                 owner = waiter->task;
470                 if (waiter->last_rowner & RWSEM_RD_NONSPINNABLE) {
471                         owner = (void *)((unsigned long)owner | RWSEM_RD_NONSPINNABLE);
472                         lockevent_inc(rwsem_opt_norspin);
473                 }
474                 __rwsem_set_reader_owned(sem, owner);
475         }
476
477         /*
478          * Grant up to MAX_READERS_WAKEUP read locks to all the readers in the
479          * queue. We know that the woken will be at least 1 as we accounted
480          * for above. Note we increment the 'active part' of the count by the
481          * number of readers before waking any processes up.
482          *
483          * This is an adaptation of the phase-fair R/W locks where at the
484          * reader phase (first waiter is a reader), all readers are eligible
485          * to acquire the lock at the same time irrespective of their order
486          * in the queue. The writers acquire the lock according to their
487          * order in the queue.
488          *
489          * We have to do wakeup in 2 passes to prevent the possibility that
490          * the reader count may be decremented before it is incremented. It
491          * is because the to-be-woken waiter may not have slept yet. So it
492          * may see waiter->task got cleared, finish its critical section and
493          * do an unlock before the reader count increment.
494          *
495          * 1) Collect the read-waiters in a separate list, count them and
496          *    fully increment the reader count in rwsem.
497          * 2) For each waiters in the new list, clear waiter->task and
498          *    put them into wake_q to be woken up later.
499          */
500         INIT_LIST_HEAD(&wlist);
501         list_for_each_entry_safe(waiter, tmp, &sem->wait_list, list) {
502                 if (waiter->type == RWSEM_WAITING_FOR_WRITE)
503                         continue;
504
505                 woken++;
506                 list_move_tail(&waiter->list, &wlist);
507
508                 /*
509                  * Limit # of readers that can be woken up per wakeup call.
510                  */
511                 if (woken >= MAX_READERS_WAKEUP)
512                         break;
513         }
514
515         adjustment = woken * RWSEM_READER_BIAS - adjustment;
516         lockevent_cond_inc(rwsem_wake_reader, woken);
517         if (list_empty(&sem->wait_list)) {
518                 /* hit end of list above */
519                 adjustment -= RWSEM_FLAG_WAITERS;
520         }
521
522         /*
523          * When we've woken a reader, we no longer need to force writers
524          * to give up the lock and we can clear HANDOFF.
525          */
526         if (woken && (atomic_long_read(&sem->count) & RWSEM_FLAG_HANDOFF))
527                 adjustment -= RWSEM_FLAG_HANDOFF;
528
529         if (adjustment)
530                 atomic_long_add(adjustment, &sem->count);
531
532         /* 2nd pass */
533         list_for_each_entry_safe(waiter, tmp, &wlist, list) {
534                 struct task_struct *tsk;
535
536                 tsk = waiter->task;
537                 get_task_struct(tsk);
538
539                 /*
540                  * Ensure calling get_task_struct() before setting the reader
541                  * waiter to nil such that rwsem_down_read_slowpath() cannot
542                  * race with do_exit() by always holding a reference count
543                  * to the task to wakeup.
544                  */
545                 smp_store_release(&waiter->task, NULL);
546                 /*
547                  * Ensure issuing the wakeup (either by us or someone else)
548                  * after setting the reader waiter to nil.
549                  */
550                 wake_q_add_safe(wake_q, tsk);
551         }
552 }
553
554 /*
555  * This function must be called with the sem->wait_lock held to prevent
556  * race conditions between checking the rwsem wait list and setting the
557  * sem->count accordingly.
558  *
559  * If wstate is WRITER_HANDOFF, it will make sure that either the handoff
560  * bit is set or the lock is acquired with handoff bit cleared.
561  */
562 static inline bool rwsem_try_write_lock(struct rw_semaphore *sem,
563                                         enum writer_wait_state wstate)
564 {
565         long count, new;
566
567         lockdep_assert_held(&sem->wait_lock);
568
569         count = atomic_long_read(&sem->count);
570         do {
571                 bool has_handoff = !!(count & RWSEM_FLAG_HANDOFF);
572
573                 if (has_handoff && wstate == WRITER_NOT_FIRST)
574                         return false;
575
576                 new = count;
577
578                 if (count & RWSEM_LOCK_MASK) {
579                         if (has_handoff || (wstate != WRITER_HANDOFF))
580                                 return false;
581
582                         new |= RWSEM_FLAG_HANDOFF;
583                 } else {
584                         new |= RWSEM_WRITER_LOCKED;
585                         new &= ~RWSEM_FLAG_HANDOFF;
586
587                         if (list_is_singular(&sem->wait_list))
588                                 new &= ~RWSEM_FLAG_WAITERS;
589                 }
590         } while (!atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&sem->count, &count, new));
591
592         /*
593          * We have either acquired the lock with handoff bit cleared or
594          * set the handoff bit.
595          */
596         if (new & RWSEM_FLAG_HANDOFF)
597                 return false;
598
599         rwsem_set_owner(sem);
600         return true;
601 }
602
603 #ifdef CONFIG_RWSEM_SPIN_ON_OWNER
604 /*
605  * Try to acquire read lock before the reader is put on wait queue.
606  * Lock acquisition isn't allowed if the rwsem is locked or a writer handoff
607  * is ongoing.
608  */
609 static inline bool rwsem_try_read_lock_unqueued(struct rw_semaphore *sem)
610 {
611         long count = atomic_long_read(&sem->count);
612
613         if (count & (RWSEM_WRITER_MASK | RWSEM_FLAG_HANDOFF))
614                 return false;
615
616         count = atomic_long_fetch_add_acquire(RWSEM_READER_BIAS, &sem->count);
617         if (!(count & (RWSEM_WRITER_MASK | RWSEM_FLAG_HANDOFF))) {
618                 rwsem_set_reader_owned(sem);
619                 lockevent_inc(rwsem_opt_rlock);
620                 return true;
621         }
622
623         /* Back out the change */
624         atomic_long_add(-RWSEM_READER_BIAS, &sem->count);
625         return false;
626 }
627
628 /*
629  * Try to acquire write lock before the writer has been put on wait queue.
630  */
631 static inline bool rwsem_try_write_lock_unqueued(struct rw_semaphore *sem)
632 {
633         long count = atomic_long_read(&sem->count);
634
635         while (!(count & (RWSEM_LOCK_MASK|RWSEM_FLAG_HANDOFF))) {
636                 if (atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&sem->count, &count,
637                                         count | RWSEM_WRITER_LOCKED)) {
638                         rwsem_set_owner(sem);
639                         lockevent_inc(rwsem_opt_wlock);
640                         return true;
641                 }
642         }
643         return false;
644 }
645
646 static inline bool owner_on_cpu(struct task_struct *owner)
647 {
648         /*
649          * As lock holder preemption issue, we both skip spinning if
650          * task is not on cpu or its cpu is preempted
651          */
652         return owner->on_cpu && !vcpu_is_preempted(task_cpu(owner));
653 }
654
655 static inline bool rwsem_can_spin_on_owner(struct rw_semaphore *sem,
656                                            unsigned long nonspinnable)
657 {
658         struct task_struct *owner;
659         unsigned long flags;
660         bool ret = true;
661
662         if (need_resched()) {
663                 lockevent_inc(rwsem_opt_fail);
664                 return false;
665         }
666
667         preempt_disable();
668         rcu_read_lock();
669         owner = rwsem_owner_flags(sem, &flags);
670         /*
671          * Don't check the read-owner as the entry may be stale.
672          */
673         if ((flags & nonspinnable) ||
674             (owner && !(flags & RWSEM_READER_OWNED) && !owner_on_cpu(owner)))
675                 ret = false;
676         rcu_read_unlock();
677         preempt_enable();
678
679         lockevent_cond_inc(rwsem_opt_fail, !ret);
680         return ret;
681 }
682
683 /*
684  * The rwsem_spin_on_owner() function returns the folowing 4 values
685  * depending on the lock owner state.
686  *   OWNER_NULL  : owner is currently NULL
687  *   OWNER_WRITER: when owner changes and is a writer
688  *   OWNER_READER: when owner changes and the new owner may be a reader.
689  *   OWNER_NONSPINNABLE:
690  *                 when optimistic spinning has to stop because either the
691  *                 owner stops running, is unknown, or its timeslice has
692  *                 been used up.
693  */
694 enum owner_state {
695         OWNER_NULL              = 1 << 0,
696         OWNER_WRITER            = 1 << 1,
697         OWNER_READER            = 1 << 2,
698         OWNER_NONSPINNABLE      = 1 << 3,
699 };
700 #define OWNER_SPINNABLE         (OWNER_NULL | OWNER_WRITER | OWNER_READER)
701
702 static inline enum owner_state
703 rwsem_owner_state(struct task_struct *owner, unsigned long flags, unsigned long nonspinnable)
704 {
705         if (flags & nonspinnable)
706                 return OWNER_NONSPINNABLE;
707
708         if (flags & RWSEM_READER_OWNED)
709                 return OWNER_READER;
710
711         return owner ? OWNER_WRITER : OWNER_NULL;
712 }
713
714 static noinline enum owner_state
715 rwsem_spin_on_owner(struct rw_semaphore *sem, unsigned long nonspinnable)
716 {
717         struct task_struct *new, *owner;
718         unsigned long flags, new_flags;
719         enum owner_state state;
720
721         owner = rwsem_owner_flags(sem, &flags);
722         state = rwsem_owner_state(owner, flags, nonspinnable);
723         if (state != OWNER_WRITER)
724                 return state;
725
726         rcu_read_lock();
727         for (;;) {
728                 /*
729                  * When a waiting writer set the handoff flag, it may spin
730                  * on the owner as well. Once that writer acquires the lock,
731                  * we can spin on it. So we don't need to quit even when the
732                  * handoff bit is set.
733                  */
734                 new = rwsem_owner_flags(sem, &new_flags);
735                 if ((new != owner) || (new_flags != flags)) {
736                         state = rwsem_owner_state(new, new_flags, nonspinnable);
737                         break;
738                 }
739
740                 /*
741                  * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_
742                  * checking sem->owner still matches owner, if that fails,
743                  * owner might point to free()d memory, if it still matches,
744                  * the rcu_read_lock() ensures the memory stays valid.
745                  */
746                 barrier();
747
748                 if (need_resched() || !owner_on_cpu(owner)) {
749                         state = OWNER_NONSPINNABLE;
750                         break;
751                 }
752
753                 cpu_relax();
754         }
755         rcu_read_unlock();
756
757         return state;
758 }
759
760 /*
761  * Calculate reader-owned rwsem spinning threshold for writer
762  *
763  * The more readers own the rwsem, the longer it will take for them to
764  * wind down and free the rwsem. So the empirical formula used to
765  * determine the actual spinning time limit here is:
766  *
767  *   Spinning threshold = (10 + nr_readers/2)us
768  *
769  * The limit is capped to a maximum of 25us (30 readers). This is just
770  * a heuristic and is subjected to change in the future.
771  */
772 static inline u64 rwsem_rspin_threshold(struct rw_semaphore *sem)
773 {
774         long count = atomic_long_read(&sem->count);
775         int readers = count >> RWSEM_READER_SHIFT;
776         u64 delta;
777
778         if (readers > 30)
779                 readers = 30;
780         delta = (20 + readers) * NSEC_PER_USEC / 2;
781
782         return sched_clock() + delta;
783 }
784
785 static bool rwsem_optimistic_spin(struct rw_semaphore *sem, bool wlock)
786 {
787         bool taken = false;
788         int prev_owner_state = OWNER_NULL;
789         int loop = 0;
790         u64 rspin_threshold = 0;
791         unsigned long nonspinnable = wlock ? RWSEM_WR_NONSPINNABLE
792                                            : RWSEM_RD_NONSPINNABLE;
793
794         preempt_disable();
795
796         /* sem->wait_lock should not be held when doing optimistic spinning */
797         if (!osq_lock(&sem->osq))
798                 goto done;
799
800         /*
801          * Optimistically spin on the owner field and attempt to acquire the
802          * lock whenever the owner changes. Spinning will be stopped when:
803          *  1) the owning writer isn't running; or
804          *  2) readers own the lock and spinning time has exceeded limit.
805          */
806         for (;;) {
807                 enum owner_state owner_state;
808
809                 owner_state = rwsem_spin_on_owner(sem, nonspinnable);
810                 if (!(owner_state & OWNER_SPINNABLE))
811                         break;
812
813                 /*
814                  * Try to acquire the lock
815                  */
816                 taken = wlock ? rwsem_try_write_lock_unqueued(sem)
817                               : rwsem_try_read_lock_unqueued(sem);
818
819                 if (taken)
820                         break;
821
822                 /*
823                  * Time-based reader-owned rwsem optimistic spinning
824                  */
825                 if (wlock && (owner_state == OWNER_READER)) {
826                         /*
827                          * Re-initialize rspin_threshold every time when
828                          * the owner state changes from non-reader to reader.
829                          * This allows a writer to steal the lock in between
830                          * 2 reader phases and have the threshold reset at
831                          * the beginning of the 2nd reader phase.
832                          */
833                         if (prev_owner_state != OWNER_READER) {
834                                 if (rwsem_test_oflags(sem, nonspinnable))
835                                         break;
836                                 rspin_threshold = rwsem_rspin_threshold(sem);
837                                 loop = 0;
838                         }
839
840                         /*
841                          * Check time threshold once every 16 iterations to
842                          * avoid calling sched_clock() too frequently so
843                          * as to reduce the average latency between the times
844                          * when the lock becomes free and when the spinner
845                          * is ready to do a trylock.
846                          */
847                         else if (!(++loop & 0xf) && (sched_clock() > rspin_threshold)) {
848                                 rwsem_set_nonspinnable(sem);
849                                 lockevent_inc(rwsem_opt_nospin);
850                                 break;
851                         }
852                 }
853
854                 /*
855                  * An RT task cannot do optimistic spinning if it cannot
856                  * be sure the lock holder is running or live-lock may
857                  * happen if the current task and the lock holder happen
858                  * to run in the same CPU. However, aborting optimistic
859                  * spinning while a NULL owner is detected may miss some
860                  * opportunity where spinning can continue without causing
861                  * problem.
862                  *
863                  * There are 2 possible cases where an RT task may be able
864                  * to continue spinning.
865                  *
866                  * 1) The lock owner is in the process of releasing the
867                  *    lock, sem->owner is cleared but the lock has not
868                  *    been released yet.
869                  * 2) The lock was free and owner cleared, but another
870                  *    task just comes in and acquire the lock before
871                  *    we try to get it. The new owner may be a spinnable
872                  *    writer.
873                  *
874                  * To take advantage of two scenarios listed agove, the RT
875                  * task is made to retry one more time to see if it can
876                  * acquire the lock or continue spinning on the new owning
877                  * writer. Of course, if the time lag is long enough or the
878                  * new owner is not a writer or spinnable, the RT task will
879                  * quit spinning.
880                  *
881                  * If the owner is a writer, the need_resched() check is
882                  * done inside rwsem_spin_on_owner(). If the owner is not
883                  * a writer, need_resched() check needs to be done here.
884                  */
885                 if (owner_state != OWNER_WRITER) {
886                         if (need_resched())
887                                 break;
888                         if (rt_task(current) &&
889                            (prev_owner_state != OWNER_WRITER))
890                                 break;
891                 }
892                 prev_owner_state = owner_state;
893
894                 /*
895                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
896                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
897                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
898                  * values at the cost of a few extra spins.
899                  */
900                 cpu_relax();
901         }
902         osq_unlock(&sem->osq);
903 done:
904         preempt_enable();
905         lockevent_cond_inc(rwsem_opt_fail, !taken);
906         return taken;
907 }
908
909 /*
910  * Clear the owner's RWSEM_WR_NONSPINNABLE bit if it is set. This should
911  * only be called when the reader count reaches 0.
912  *
913  * This give writers better chance to acquire the rwsem first before
914  * readers when the rwsem was being held by readers for a relatively long
915  * period of time. Race can happen that an optimistic spinner may have
916  * just stolen the rwsem and set the owner, but just clearing the
917  * RWSEM_WR_NONSPINNABLE bit will do no harm anyway.
918  */
919 static inline void clear_wr_nonspinnable(struct rw_semaphore *sem)
920 {
921         if (rwsem_test_oflags(sem, RWSEM_WR_NONSPINNABLE))
922                 atomic_long_andnot(RWSEM_WR_NONSPINNABLE, &sem->owner);
923 }
924
925 /*
926  * This function is called when the reader fails to acquire the lock via
927  * optimistic spinning. In this case we will still attempt to do a trylock
928  * when comparing the rwsem state right now with the state when entering
929  * the slowpath indicates that the reader is still in a valid reader phase.
930  * This happens when the following conditions are true:
931  *
932  * 1) The lock is currently reader owned, and
933  * 2) The lock is previously not reader-owned or the last read owner changes.
934  *
935  * In the former case, we have transitioned from a writer phase to a
936  * reader-phase while spinning. In the latter case, it means the reader
937  * phase hasn't ended when we entered the optimistic spinning loop. In
938  * both cases, the reader is eligible to acquire the lock. This is the
939  * secondary path where a read lock is acquired optimistically.
940  *
941  * The reader non-spinnable bit wasn't set at time of entry or it will
942  * not be here at all.
943  */
944 static inline bool rwsem_reader_phase_trylock(struct rw_semaphore *sem,
945                                               unsigned long last_rowner)
946 {
947         unsigned long owner = atomic_long_read(&sem->owner);
948
949         if (!(owner & RWSEM_READER_OWNED))
950                 return false;
951
952         if (((owner ^ last_rowner) & ~RWSEM_OWNER_FLAGS_MASK) &&
953             rwsem_try_read_lock_unqueued(sem)) {
954                 lockevent_inc(rwsem_opt_rlock2);
955                 lockevent_add(rwsem_opt_fail, -1);
956                 return true;
957         }
958         return false;
959 }
960 #else
961 static inline bool rwsem_can_spin_on_owner(struct rw_semaphore *sem,
962                                            unsigned long nonspinnable)
963 {
964         return false;
965 }
966
967 static inline bool rwsem_optimistic_spin(struct rw_semaphore *sem, bool wlock)
968 {
969         return false;
970 }
971
972 static inline void clear_wr_nonspinnable(struct rw_semaphore *sem) { }
973
974 static inline bool rwsem_reader_phase_trylock(struct rw_semaphore *sem,
975                                               unsigned long last_rowner)
976 {
977         return false;
978 }
979
980 static inline int
981 rwsem_spin_on_owner(struct rw_semaphore *sem, unsigned long nonspinnable)
982 {
983         return 0;
984 }
985 #define OWNER_NULL      1
986 #endif
987
988 /*
989  * Wait for the read lock to be granted
990  */
991 static struct rw_semaphore __sched *
992 rwsem_down_read_slowpath(struct rw_semaphore *sem, int state)
993 {
994         long count, adjustment = -RWSEM_READER_BIAS;
995         struct rwsem_waiter waiter;
996         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
997         bool wake = false;
998
999         /*
1000          * Save the current read-owner of rwsem, if available, and the
1001          * reader nonspinnable bit.
1002          */
1003         waiter.last_rowner = atomic_long_read(&sem->owner);
1004         if (!(waiter.last_rowner & RWSEM_READER_OWNED))
1005                 waiter.last_rowner &= RWSEM_RD_NONSPINNABLE;
1006
1007         if (!rwsem_can_spin_on_owner(sem, RWSEM_RD_NONSPINNABLE))
1008                 goto queue;
1009
1010         /*
1011          * Undo read bias from down_read() and do optimistic spinning.
1012          */
1013         atomic_long_add(-RWSEM_READER_BIAS, &sem->count);
1014         adjustment = 0;
1015         if (rwsem_optimistic_spin(sem, false)) {
1016                 /* rwsem_optimistic_spin() implies ACQUIRE on success */
1017                 /*
1018                  * Wake up other readers in the wait list if the front
1019                  * waiter is a reader.
1020                  */
1021                 if ((atomic_long_read(&sem->count) & RWSEM_FLAG_WAITERS)) {
1022                         raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
1023                         if (!list_empty(&sem->wait_list))
1024                                 rwsem_mark_wake(sem, RWSEM_WAKE_READ_OWNED,
1025                                                 &wake_q);
1026                         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1027                         wake_up_q(&wake_q);
1028                 }
1029                 return sem;
1030         } else if (rwsem_reader_phase_trylock(sem, waiter.last_rowner)) {
1031                 /* rwsem_reader_phase_trylock() implies ACQUIRE on success */
1032                 return sem;
1033         }
1034
1035 queue:
1036         waiter.task = current;
1037         waiter.type = RWSEM_WAITING_FOR_READ;
1038         waiter.timeout = jiffies + RWSEM_WAIT_TIMEOUT;
1039
1040         raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
1041         if (list_empty(&sem->wait_list)) {
1042                 /*
1043                  * In case the wait queue is empty and the lock isn't owned
1044                  * by a writer or has the handoff bit set, this reader can
1045                  * exit the slowpath and return immediately as its
1046                  * RWSEM_READER_BIAS has already been set in the count.
1047                  */
1048                 if (adjustment && !(atomic_long_read(&sem->count) &
1049                      (RWSEM_WRITER_MASK | RWSEM_FLAG_HANDOFF))) {
1050                         /* Provide lock ACQUIRE */
1051                         smp_acquire__after_ctrl_dep();
1052                         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1053                         rwsem_set_reader_owned(sem);
1054                         lockevent_inc(rwsem_rlock_fast);
1055                         return sem;
1056                 }
1057                 adjustment += RWSEM_FLAG_WAITERS;
1058         }
1059         list_add_tail(&waiter.list, &sem->wait_list);
1060
1061         /* we're now waiting on the lock, but no longer actively locking */
1062         if (adjustment)
1063                 count = atomic_long_add_return(adjustment, &sem->count);
1064         else
1065                 count = atomic_long_read(&sem->count);
1066
1067         /*
1068          * If there are no active locks, wake the front queued process(es).
1069          *
1070          * If there are no writers and we are first in the queue,
1071          * wake our own waiter to join the existing active readers !
1072          */
1073         if (!(count & RWSEM_LOCK_MASK)) {
1074                 clear_wr_nonspinnable(sem);
1075                 wake = true;
1076         }
1077         if (wake || (!(count & RWSEM_WRITER_MASK) &&
1078                     (adjustment & RWSEM_FLAG_WAITERS)))
1079                 rwsem_mark_wake(sem, RWSEM_WAKE_ANY, &wake_q);
1080
1081         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1082         wake_up_q(&wake_q);
1083
1084         /* wait to be given the lock */
1085         for (;;) {
1086                 set_current_state(state);
1087                 if (!smp_load_acquire(&waiter.task)) {
1088                         /* Matches rwsem_mark_wake()'s smp_store_release(). */
1089                         break;
1090                 }
1091                 if (signal_pending_state(state, current)) {
1092                         raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
1093                         if (waiter.task)
1094                                 goto out_nolock;
1095                         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1096                         /* Ordered by sem->wait_lock against rwsem_mark_wake(). */
1097                         break;
1098                 }
1099                 schedule();
1100                 lockevent_inc(rwsem_sleep_reader);
1101         }
1102
1103         __set_current_state(TASK_RUNNING);
1104         lockevent_inc(rwsem_rlock);
1105         return sem;
1106
1107 out_nolock:
1108         list_del(&waiter.list);
1109         if (list_empty(&sem->wait_list)) {
1110                 atomic_long_andnot(RWSEM_FLAG_WAITERS|RWSEM_FLAG_HANDOFF,
1111                                    &sem->count);
1112         }
1113         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1114         __set_current_state(TASK_RUNNING);
1115         lockevent_inc(rwsem_rlock_fail);
1116         return ERR_PTR(-EINTR);
1117 }
1118
1119 /*
1120  * This function is called by the a write lock owner. So the owner value
1121  * won't get changed by others.
1122  */
1123 static inline void rwsem_disable_reader_optspin(struct rw_semaphore *sem,
1124                                                 bool disable)
1125 {
1126         if (unlikely(disable)) {
1127                 atomic_long_or(RWSEM_RD_NONSPINNABLE, &sem->owner);
1128                 lockevent_inc(rwsem_opt_norspin);
1129         }
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Wait until we successfully acquire the write lock
1134  */
1135 static struct rw_semaphore *
1136 rwsem_down_write_slowpath(struct rw_semaphore *sem, int state)
1137 {
1138         long count;
1139         bool disable_rspin;
1140         enum writer_wait_state wstate;
1141         struct rwsem_waiter waiter;
1142         struct rw_semaphore *ret = sem;
1143         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
1144
1145         /* do optimistic spinning and steal lock if possible */
1146         if (rwsem_can_spin_on_owner(sem, RWSEM_WR_NONSPINNABLE) &&
1147             rwsem_optimistic_spin(sem, true)) {
1148                 /* rwsem_optimistic_spin() implies ACQUIRE on success */
1149                 return sem;
1150         }
1151
1152         /*
1153          * Disable reader optimistic spinning for this rwsem after
1154          * acquiring the write lock when the setting of the nonspinnable
1155          * bits are observed.
1156          */
1157         disable_rspin = atomic_long_read(&sem->owner) & RWSEM_NONSPINNABLE;
1158
1159         /*
1160          * Optimistic spinning failed, proceed to the slowpath
1161          * and block until we can acquire the sem.
1162          */
1163         waiter.task = current;
1164         waiter.type = RWSEM_WAITING_FOR_WRITE;
1165         waiter.timeout = jiffies + RWSEM_WAIT_TIMEOUT;
1166
1167         raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
1168
1169         /* account for this before adding a new element to the list */
1170         wstate = list_empty(&sem->wait_list) ? WRITER_FIRST : WRITER_NOT_FIRST;
1171
1172         list_add_tail(&waiter.list, &sem->wait_list);
1173
1174         /* we're now waiting on the lock */
1175         if (wstate == WRITER_NOT_FIRST) {
1176                 count = atomic_long_read(&sem->count);
1177
1178                 /*
1179                  * If there were already threads queued before us and:
1180                  *  1) there are no no active locks, wake the front
1181                  *     queued process(es) as the handoff bit might be set.
1182                  *  2) there are no active writers and some readers, the lock
1183                  *     must be read owned; so we try to wake any read lock
1184                  *     waiters that were queued ahead of us.
1185                  */
1186                 if (count & RWSEM_WRITER_MASK)
1187                         goto wait;
1188
1189                 rwsem_mark_wake(sem, (count & RWSEM_READER_MASK)
1190                                         ? RWSEM_WAKE_READERS
1191                                         : RWSEM_WAKE_ANY, &wake_q);
1192
1193                 if (!wake_q_empty(&wake_q)) {
1194                         /*
1195                          * We want to minimize wait_lock hold time especially
1196                          * when a large number of readers are to be woken up.
1197                          */
1198                         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1199                         wake_up_q(&wake_q);
1200                         wake_q_init(&wake_q);   /* Used again, reinit */
1201                         raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
1202                 }
1203         } else {
1204                 atomic_long_or(RWSEM_FLAG_WAITERS, &sem->count);
1205         }
1206
1207 wait:
1208         /* wait until we successfully acquire the lock */
1209         set_current_state(state);
1210         for (;;) {
1211                 if (rwsem_try_write_lock(sem, wstate)) {
1212                         /* rwsem_try_write_lock() implies ACQUIRE on success */
1213                         break;
1214                 }
1215
1216                 raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1217
1218                 /*
1219                  * After setting the handoff bit and failing to acquire
1220                  * the lock, attempt to spin on owner to accelerate lock
1221                  * transfer. If the previous owner is a on-cpu writer and it
1222                  * has just released the lock, OWNER_NULL will be returned.
1223                  * In this case, we attempt to acquire the lock again
1224                  * without sleeping.
1225                  */
1226                 if (wstate == WRITER_HANDOFF &&
1227                     rwsem_spin_on_owner(sem, RWSEM_NONSPINNABLE) == OWNER_NULL)
1228                         goto trylock_again;
1229
1230                 /* Block until there are no active lockers. */
1231                 for (;;) {
1232                         if (signal_pending_state(state, current))
1233                                 goto out_nolock;
1234
1235                         schedule();
1236                         lockevent_inc(rwsem_sleep_writer);
1237                         set_current_state(state);
1238                         /*
1239                          * If HANDOFF bit is set, unconditionally do
1240                          * a trylock.
1241                          */
1242                         if (wstate == WRITER_HANDOFF)
1243                                 break;
1244
1245                         if ((wstate == WRITER_NOT_FIRST) &&
1246                             (rwsem_first_waiter(sem) == &waiter))
1247                                 wstate = WRITER_FIRST;
1248
1249                         count = atomic_long_read(&sem->count);
1250                         if (!(count & RWSEM_LOCK_MASK))
1251                                 break;
1252
1253                         /*
1254                          * The setting of the handoff bit is deferred
1255                          * until rwsem_try_write_lock() is called.
1256                          */
1257                         if ((wstate == WRITER_FIRST) && (rt_task(current) ||
1258                             time_after(jiffies, waiter.timeout))) {
1259                                 wstate = WRITER_HANDOFF;
1260                                 lockevent_inc(rwsem_wlock_handoff);
1261                                 break;
1262                         }
1263                 }
1264 trylock_again:
1265                 raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
1266         }
1267         __set_current_state(TASK_RUNNING);
1268         list_del(&waiter.list);
1269         rwsem_disable_reader_optspin(sem, disable_rspin);
1270         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1271         lockevent_inc(rwsem_wlock);
1272
1273         return ret;
1274
1275 out_nolock:
1276         __set_current_state(TASK_RUNNING);
1277         raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
1278         list_del(&waiter.list);
1279
1280         if (unlikely(wstate == WRITER_HANDOFF))
1281                 atomic_long_add(-RWSEM_FLAG_HANDOFF,  &sem->count);
1282
1283         if (list_empty(&sem->wait_list))
1284                 atomic_long_andnot(RWSEM_FLAG_WAITERS, &sem->count);
1285         else
1286                 rwsem_mark_wake(sem, RWSEM_WAKE_ANY, &wake_q);
1287         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
1288         wake_up_q(&wake_q);
1289         lockevent_inc(rwsem_wlock_fail);
1290
1291         return ERR_PTR(-EINTR);
1292 }
1293
1294 /*
1295  * handle waking up a waiter on the semaphore
1296  * - up_read/up_write has decremented the active part of count if we come here
1297  */
1298 static struct rw_semaphore *rwsem_wake(struct rw_semaphore *sem, long count)
1299 {
1300         unsigned long flags;
1301         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
1302
1303         raw_spin_lock_irqsave(&sem->wait_lock, flags);
1304
1305         if (!list_empty(&sem->wait_list))
1306                 rwsem_mark_wake(sem, RWSEM_WAKE_ANY, &wake_q);
1307
1308         raw_spin_unlock_irqrestore(&sem->wait_lock, flags);
1309         wake_up_q(&wake_q);
1310
1311         return sem;
1312 }
1313
1314 /*
1315  * downgrade a write lock into a read lock
1316  * - caller incremented waiting part of count and discovered it still negative
1317  * - just wake up any readers at the front of the queue
1318  */
1319 static struct rw_semaphore *rwsem_downgrade_wake(struct rw_semaphore *sem)
1320 {
1321         unsigned long flags;
1322         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
1323
1324         raw_spin_lock_irqsave(&sem->wait_lock, flags);
1325
1326         if (!list_empty(&sem->wait_list))
1327                 rwsem_mark_wake(sem, RWSEM_WAKE_READ_OWNED, &wake_q);
1328
1329         raw_spin_unlock_irqrestore(&sem->wait_lock, flags);
1330         wake_up_q(&wake_q);
1331
1332         return sem;
1333 }
1334
1335 /*
1336  * lock for reading
1337  */
1338 static inline void __down_read(struct rw_semaphore *sem)
1339 {
1340         if (!rwsem_read_trylock(sem)) {
1341                 rwsem_down_read_slowpath(sem, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1342                 DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(!is_rwsem_reader_owned(sem), sem);
1343         } else {
1344                 rwsem_set_reader_owned(sem);
1345         }
1346 }
1347
1348 static inline int __down_read_killable(struct rw_semaphore *sem)
1349 {
1350         if (!rwsem_read_trylock(sem)) {
1351                 if (IS_ERR(rwsem_down_read_slowpath(sem, TASK_KILLABLE)))
1352                         return -EINTR;
1353                 DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(!is_rwsem_reader_owned(sem), sem);
1354         } else {
1355                 rwsem_set_reader_owned(sem);
1356         }
1357         return 0;
1358 }
1359
1360 static inline int __down_read_trylock(struct rw_semaphore *sem)
1361 {
1362         long tmp;
1363
1364         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(sem->magic != sem, sem);
1365
1366         /*
1367          * Optimize for the case when the rwsem is not locked at all.
1368          */
1369         tmp = RWSEM_UNLOCKED_VALUE;
1370         do {
1371                 if (atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&sem->count, &tmp,
1372                                         tmp + RWSEM_READER_BIAS)) {
1373                         rwsem_set_reader_owned(sem);
1374                         return 1;
1375                 }
1376         } while (!(tmp & RWSEM_READ_FAILED_MASK));
1377         return 0;
1378 }
1379
1380 /*
1381  * lock for writing
1382  */
1383 static inline void __down_write(struct rw_semaphore *sem)
1384 {
1385         long tmp = RWSEM_UNLOCKED_VALUE;
1386
1387         if (unlikely(!atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&sem->count, &tmp,
1388                                                       RWSEM_WRITER_LOCKED)))
1389                 rwsem_down_write_slowpath(sem, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1390         else
1391                 rwsem_set_owner(sem);
1392 }
1393
1394 static inline int __down_write_killable(struct rw_semaphore *sem)
1395 {
1396         long tmp = RWSEM_UNLOCKED_VALUE;
1397
1398         if (unlikely(!atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&sem->count, &tmp,
1399                                                       RWSEM_WRITER_LOCKED))) {
1400                 if (IS_ERR(rwsem_down_write_slowpath(sem, TASK_KILLABLE)))
1401                         return -EINTR;
1402         } else {
1403                 rwsem_set_owner(sem);
1404         }
1405         return 0;
1406 }
1407
1408 static inline int __down_write_trylock(struct rw_semaphore *sem)
1409 {
1410         long tmp;
1411
1412         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(sem->magic != sem, sem);
1413
1414         tmp  = RWSEM_UNLOCKED_VALUE;
1415         if (atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&sem->count, &tmp,
1416                                             RWSEM_WRITER_LOCKED)) {
1417                 rwsem_set_owner(sem);
1418                 return true;
1419         }
1420         return false;
1421 }
1422
1423 /*
1424  * unlock after reading
1425  */
1426 static inline void __up_read(struct rw_semaphore *sem)
1427 {
1428         long tmp;
1429
1430         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(sem->magic != sem, sem);
1431         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(!is_rwsem_reader_owned(sem), sem);
1432
1433         rwsem_clear_reader_owned(sem);
1434         tmp = atomic_long_add_return_release(-RWSEM_READER_BIAS, &sem->count);
1435         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(tmp < 0, sem);
1436         if (unlikely((tmp & (RWSEM_LOCK_MASK|RWSEM_FLAG_WAITERS)) ==
1437                       RWSEM_FLAG_WAITERS)) {
1438                 clear_wr_nonspinnable(sem);
1439                 rwsem_wake(sem, tmp);
1440         }
1441 }
1442
1443 /*
1444  * unlock after writing
1445  */
1446 static inline void __up_write(struct rw_semaphore *sem)
1447 {
1448         long tmp;
1449
1450         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(sem->magic != sem, sem);
1451         /*
1452          * sem->owner may differ from current if the ownership is transferred
1453          * to an anonymous writer by setting the RWSEM_NONSPINNABLE bits.
1454          */
1455         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON((rwsem_owner(sem) != current) &&
1456                             !rwsem_test_oflags(sem, RWSEM_NONSPINNABLE), sem);
1457
1458         rwsem_clear_owner(sem);
1459         tmp = atomic_long_fetch_add_release(-RWSEM_WRITER_LOCKED, &sem->count);
1460         if (unlikely(tmp & RWSEM_FLAG_WAITERS))
1461                 rwsem_wake(sem, tmp);
1462 }
1463
1464 /*
1465  * downgrade write lock to read lock
1466  */
1467 static inline void __downgrade_write(struct rw_semaphore *sem)
1468 {
1469         long tmp;
1470
1471         /*
1472          * When downgrading from exclusive to shared ownership,
1473          * anything inside the write-locked region cannot leak
1474          * into the read side. In contrast, anything in the
1475          * read-locked region is ok to be re-ordered into the
1476          * write side. As such, rely on RELEASE semantics.
1477          */
1478         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(rwsem_owner(sem) != current, sem);
1479         tmp = atomic_long_fetch_add_release(
1480                 -RWSEM_WRITER_LOCKED+RWSEM_READER_BIAS, &sem->count);
1481         rwsem_set_reader_owned(sem);
1482         if (tmp & RWSEM_FLAG_WAITERS)
1483                 rwsem_downgrade_wake(sem);
1484 }
1485
1486 /*
1487  * lock for reading
1488  */
1489 void __sched down_read(struct rw_semaphore *sem)
1490 {
1491         might_sleep();
1492         rwsem_acquire_read(&sem->dep_map, 0, 0, _RET_IP_);
1493
1494         LOCK_CONTENDED(sem, __down_read_trylock, __down_read);
1495 }
1496 EXPORT_SYMBOL(down_read);
1497
1498 int __sched down_read_killable(struct rw_semaphore *sem)
1499 {
1500         might_sleep();
1501         rwsem_acquire_read(&sem->dep_map, 0, 0, _RET_IP_);
1502
1503         if (LOCK_CONTENDED_RETURN(sem, __down_read_trylock, __down_read_killable)) {
1504                 rwsem_release(&sem->dep_map, _RET_IP_);
1505                 return -EINTR;
1506         }
1507
1508         return 0;
1509 }
1510 EXPORT_SYMBOL(down_read_killable);
1511
1512 /*
1513  * trylock for reading -- returns 1 if successful, 0 if contention
1514  */
1515 int down_read_trylock(struct rw_semaphore *sem)
1516 {
1517         int ret = __down_read_trylock(sem);
1518
1519         if (ret == 1)
1520                 rwsem_acquire_read(&sem->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1521         return ret;
1522 }
1523 EXPORT_SYMBOL(down_read_trylock);
1524
1525 /*
1526  * lock for writing
1527  */
1528 void __sched down_write(struct rw_semaphore *sem)
1529 {
1530         might_sleep();
1531         rwsem_acquire(&sem->dep_map, 0, 0, _RET_IP_);
1532         LOCK_CONTENDED(sem, __down_write_trylock, __down_write);
1533 }
1534 EXPORT_SYMBOL(down_write);
1535
1536 /*
1537  * lock for writing
1538  */
1539 int __sched down_write_killable(struct rw_semaphore *sem)
1540 {
1541         might_sleep();
1542         rwsem_acquire(&sem->dep_map, 0, 0, _RET_IP_);
1543
1544         if (LOCK_CONTENDED_RETURN(sem, __down_write_trylock,
1545                                   __down_write_killable)) {
1546                 rwsem_release(&sem->dep_map, _RET_IP_);
1547                 return -EINTR;
1548         }
1549
1550         return 0;
1551 }
1552 EXPORT_SYMBOL(down_write_killable);
1553
1554 /*
1555  * trylock for writing -- returns 1 if successful, 0 if contention
1556  */
1557 int down_write_trylock(struct rw_semaphore *sem)
1558 {
1559         int ret = __down_write_trylock(sem);
1560
1561         if (ret == 1)
1562                 rwsem_acquire(&sem->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1563
1564         return ret;
1565 }
1566 EXPORT_SYMBOL(down_write_trylock);
1567
1568 /*
1569  * release a read lock
1570  */
1571 void up_read(struct rw_semaphore *sem)
1572 {
1573         rwsem_release(&sem->dep_map, _RET_IP_);
1574         __up_read(sem);
1575 }
1576 EXPORT_SYMBOL(up_read);
1577
1578 /*
1579  * release a write lock
1580  */
1581 void up_write(struct rw_semaphore *sem)
1582 {
1583         rwsem_release(&sem->dep_map, _RET_IP_);
1584         __up_write(sem);
1585 }
1586 EXPORT_SYMBOL(up_write);
1587
1588 /*
1589  * downgrade write lock to read lock
1590  */
1591 void downgrade_write(struct rw_semaphore *sem)
1592 {
1593         lock_downgrade(&sem->dep_map, _RET_IP_);
1594         __downgrade_write(sem);
1595 }
1596 EXPORT_SYMBOL(downgrade_write);
1597
1598 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1599
1600 void down_read_nested(struct rw_semaphore *sem, int subclass)
1601 {
1602         might_sleep();
1603         rwsem_acquire_read(&sem->dep_map, subclass, 0, _RET_IP_);
1604         LOCK_CONTENDED(sem, __down_read_trylock, __down_read);
1605 }
1606 EXPORT_SYMBOL(down_read_nested);
1607
1608 void _down_write_nest_lock(struct rw_semaphore *sem, struct lockdep_map *nest)
1609 {
1610         might_sleep();
1611         rwsem_acquire_nest(&sem->dep_map, 0, 0, nest, _RET_IP_);
1612         LOCK_CONTENDED(sem, __down_write_trylock, __down_write);
1613 }
1614 EXPORT_SYMBOL(_down_write_nest_lock);
1615
1616 void down_read_non_owner(struct rw_semaphore *sem)
1617 {
1618         might_sleep();
1619         __down_read(sem);
1620         __rwsem_set_reader_owned(sem, NULL);
1621 }
1622 EXPORT_SYMBOL(down_read_non_owner);
1623
1624 void down_write_nested(struct rw_semaphore *sem, int subclass)
1625 {
1626         might_sleep();
1627         rwsem_acquire(&sem->dep_map, subclass, 0, _RET_IP_);
1628         LOCK_CONTENDED(sem, __down_write_trylock, __down_write);
1629 }
1630 EXPORT_SYMBOL(down_write_nested);
1631
1632 int __sched down_write_killable_nested(struct rw_semaphore *sem, int subclass)
1633 {
1634         might_sleep();
1635         rwsem_acquire(&sem->dep_map, subclass, 0, _RET_IP_);
1636
1637         if (LOCK_CONTENDED_RETURN(sem, __down_write_trylock,
1638                                   __down_write_killable)) {
1639                 rwsem_release(&sem->dep_map, _RET_IP_);
1640                 return -EINTR;
1641         }
1642
1643         return 0;
1644 }
1645 EXPORT_SYMBOL(down_write_killable_nested);
1646
1647 void up_read_non_owner(struct rw_semaphore *sem)
1648 {
1649         DEBUG_RWSEMS_WARN_ON(!is_rwsem_reader_owned(sem), sem);
1650         __up_read(sem);
1651 }
1652 EXPORT_SYMBOL(up_read_non_owner);
1653
1654 #endif