workqueue: Assign a color to barrier work items
authorLai Jiangshan <laijs@linux.alibaba.com>
Tue, 17 Aug 2021 01:32:38 +0000 (09:32 +0800)
committerTejun Heo <tj@kernel.org>
Tue, 17 Aug 2021 17:49:10 +0000 (07:49 -1000)
There was no strong reason to or not to flush barrier work items in
flush_workqueue().  And we have to make barrier work items not participate
in nr_active so we had been using WORK_NO_COLOR for them which also makes
them can't be flushed by flush_workqueue().

And the users of flush_workqueue() often do not intend to wait barrier work
items issued by flush_work().  That made the choice sound perfect.

But barrier work items have reference to internal structure (pool_workqueue)
and the worker thread[s] is/are still busy for the workqueue user when the
barrrier work items are not done.  So it is reasonable to make flush_workqueue()
also watch for flush_work() to make it more robust.

And a problem[1] reported by Li Zhe shows that we need such robustness.
The warning logs are listed below:

WARNING: CPU: 0 PID: 19336 at kernel/workqueue.c:4430 destroy_workqueue+0x11a/0x2f0
*****
destroy_workqueue: test_workqueue9 has the following busy pwq
  pwq 4: cpus=2 node=0 flags=0x0 nice=0 active=0/1 refcnt=2
      in-flight: 5658:wq_barrier_func
Showing busy workqueues and worker pools:
*****

It shows that even after drain_workqueue() returns, the barrier work item
is still in flight and the pwq (and a worker) is still busy on it.

The problem is caused by flush_workqueue() not watching flush_work():

Thread A Worker
/* normal work item with linked */
process_scheduled_works()
destroy_workqueue()   process_one_work()
  drain_workqueue()     /* run normal work item */
 /--     pwq_dec_nr_in_flight()
    flush_workqueue()     <---/
/* the last normal work item is done */
  sanity_check   process_one_work()
       /--  raw_spin_unlock_irq(&pool->lock)
    raw_spin_lock_irq(&pool->lock)  <-/     /* maybe preempt */
    *WARNING*     wq_barrier_func()
    /* maybe preempt by cond_resched() */

Thread A can get the pool lock after the Worker unlocks the pool lock before
running wq_barrier_func().  And if there is any preemption happen around
wq_barrier_func(), destroy_workqueue()'s sanity check is more likely to
get the lock and catch it.  (Note: preemption is not necessary to cause the bug,
the unlocking is enough to possibly trigger the WARNING.)

A simple solution might be just executing all linked barrier work items
once without releasing pool lock after the head work item's
pwq_dec_nr_in_flight().  But this solution has two problems:

  1) the head work item might also be barrier work item when the user-queued
     work item is cancelled. For example:
thread 1: thread 2:
queue_work(wq, &my_work)
flush_work(&my_work)
cancel_work_sync(&my_work);
/* Neiter my_work nor the barrier work is scheduled. */
destroy_workqueue(wq);
/* This is an easier way to catch the WARNING. */

  2) there might be too much linked barrier work items and running them
     all once without releasing pool lock just causes trouble.

The only solution is to make flush_workqueue() aslo watch barrier work
items.  So we have to assign a color to these barrier work items which
is the color of the head (user-queued) work item.

Assigning a color doesn't cause any problem in ative management, because
the prvious patch made barrier work items not participate in nr_active
via WORK_STRUCT_INACTIVE rather than reliance on the (old) WORK_NO_COLOR.

[1]: https://lore.kernel.org/lkml/20210812083814.32453-1-lizhe.67@bytedance.com/
Reported-by: Li Zhe <lizhe.67@bytedance.com>
Signed-off-by: Lai Jiangshan <laijs@linux.alibaba.com>
Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
kernel/workqueue.c
kernel/workqueue_internal.h

index 6657bcb..33a6b4a 100644 (file)
@@ -1197,10 +1197,6 @@ static void pwq_dec_nr_in_flight(struct pool_workqueue *pwq, unsigned long work_
                }
        }
 
-       /* uncolored work items don't participate in flushing */
-       if (color == WORK_NO_COLOR)
-               goto out_put;
-
        pwq->nr_in_flight[color]--;
 
        /* is flush in progress and are we at the flushing tip? */
@@ -1307,7 +1303,7 @@ static int try_to_grab_pending(struct work_struct *work, bool is_dwork,
                 * canceled (see the comments in insert_wq_barrier()).
                 *
                 * An inactive work item cannot be grabbed directly because
-                * it might have linked NO_COLOR work items which, if left
+                * it might have linked barrier work items which, if left
                 * on the inactive_works list, will confuse pwq->nr_active
                 * management later on and cause stall.  Make sure the work
                 * item is activated before grabbing.
@@ -2234,6 +2230,7 @@ __acquires(&pool->lock)
        worker->current_func = work->func;
        worker->current_pwq = pwq;
        work_data = *work_data_bits(work);
+       worker->current_color = get_work_color(work_data);
 
        /*
         * Record wq name for cmdline and debug reporting, may get
@@ -2339,6 +2336,7 @@ __acquires(&pool->lock)
        worker->current_work = NULL;
        worker->current_func = NULL;
        worker->current_pwq = NULL;
+       worker->current_color = INT_MAX;
        pwq_dec_nr_in_flight(pwq, work_data);
 }
 
@@ -2682,7 +2680,8 @@ static void insert_wq_barrier(struct pool_workqueue *pwq,
                              struct wq_barrier *barr,
                              struct work_struct *target, struct worker *worker)
 {
-       unsigned int work_flags = work_color_to_flags(WORK_NO_COLOR);
+       unsigned int work_flags = 0;
+       unsigned int work_color;
        struct list_head *head;
 
        /*
@@ -2705,17 +2704,22 @@ static void insert_wq_barrier(struct pool_workqueue *pwq,
         * If @target is currently being executed, schedule the
         * barrier to the worker; otherwise, put it after @target.
         */
-       if (worker)
+       if (worker) {
                head = worker->scheduled.next;
-       else {
+               work_color = worker->current_color;
+       } else {
                unsigned long *bits = work_data_bits(target);
 
                head = target->entry.next;
                /* there can already be other linked works, inherit and set */
                work_flags |= *bits & WORK_STRUCT_LINKED;
+               work_color = get_work_color(*bits);
                __set_bit(WORK_STRUCT_LINKED_BIT, bits);
        }
 
+       pwq->nr_in_flight[work_color]++;
+       work_flags |= work_color_to_flags(work_color);
+
        debug_work_activate(&barr->work);
        insert_work(pwq, &barr->work, head, work_flags);
 }
index 498de0e..e00b120 100644 (file)
@@ -30,7 +30,8 @@ struct worker {
 
        struct work_struct      *current_work;  /* L: work being processed */
        work_func_t             current_func;   /* L: current_work's fn */
-       struct pool_workqueue   *current_pwq; /* L: current_work's pwq */
+       struct pool_workqueue   *current_pwq;   /* L: current_work's pwq */
+       unsigned int            current_color;  /* L: current_work's color */
        struct list_head        scheduled;      /* L: scheduled works */
 
        /* 64 bytes boundary on 64bit, 32 on 32bit */