]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/locking/mutex.c
Merge branches 'pm-core', 'pm-qos', 'pm-domains' and 'pm-opp'
[linux.git] / kernel / locking / mutex.c
1 /*
2  * kernel/locking/mutex.c
3  *
4  * Mutexes: blocking mutual exclusion locks
5  *
6  * Started by Ingo Molnar:
7  *
8  *  Copyright (C) 2004, 2005, 2006 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
9  *
10  * Many thanks to Arjan van de Ven, Thomas Gleixner, Steven Rostedt and
11  * David Howells for suggestions and improvements.
12  *
13  *  - Adaptive spinning for mutexes by Peter Zijlstra. (Ported to mainline
14  *    from the -rt tree, where it was originally implemented for rtmutexes
15  *    by Steven Rostedt, based on work by Gregory Haskins, Peter Morreale
16  *    and Sven Dietrich.
17  *
18  * Also see Documentation/locking/mutex-design.txt.
19  */
20 #include <linux/mutex.h>
21 #include <linux/ww_mutex.h>
22 #include <linux/sched.h>
23 #include <linux/sched/rt.h>
24 #include <linux/export.h>
25 #include <linux/spinlock.h>
26 #include <linux/interrupt.h>
27 #include <linux/debug_locks.h>
28 #include <linux/osq_lock.h>
29
30 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
31 # include "mutex-debug.h"
32 #else
33 # include "mutex.h"
34 #endif
35
36 void
37 __mutex_init(struct mutex *lock, const char *name, struct lock_class_key *key)
38 {
39         atomic_long_set(&lock->owner, 0);
40         spin_lock_init(&lock->wait_lock);
41         INIT_LIST_HEAD(&lock->wait_list);
42 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
43         osq_lock_init(&lock->osq);
44 #endif
45
46         debug_mutex_init(lock, name, key);
47 }
48 EXPORT_SYMBOL(__mutex_init);
49
50 /*
51  * @owner: contains: 'struct task_struct *' to the current lock owner,
52  * NULL means not owned. Since task_struct pointers are aligned at
53  * at least L1_CACHE_BYTES, we have low bits to store extra state.
54  *
55  * Bit0 indicates a non-empty waiter list; unlock must issue a wakeup.
56  * Bit1 indicates unlock needs to hand the lock to the top-waiter
57  * Bit2 indicates handoff has been done and we're waiting for pickup.
58  */
59 #define MUTEX_FLAG_WAITERS      0x01
60 #define MUTEX_FLAG_HANDOFF      0x02
61 #define MUTEX_FLAG_PICKUP       0x04
62
63 #define MUTEX_FLAGS             0x07
64
65 static inline struct task_struct *__owner_task(unsigned long owner)
66 {
67         return (struct task_struct *)(owner & ~MUTEX_FLAGS);
68 }
69
70 static inline unsigned long __owner_flags(unsigned long owner)
71 {
72         return owner & MUTEX_FLAGS;
73 }
74
75 /*
76  * Trylock variant that retuns the owning task on failure.
77  */
78 static inline struct task_struct *__mutex_trylock_or_owner(struct mutex *lock)
79 {
80         unsigned long owner, curr = (unsigned long)current;
81
82         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
83         for (;;) { /* must loop, can race against a flag */
84                 unsigned long old, flags = __owner_flags(owner);
85                 unsigned long task = owner & ~MUTEX_FLAGS;
86
87                 if (task) {
88                         if (likely(task != curr))
89                                 break;
90
91                         if (likely(!(flags & MUTEX_FLAG_PICKUP)))
92                                 break;
93
94                         flags &= ~MUTEX_FLAG_PICKUP;
95                 } else {
96 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
97                         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(flags & MUTEX_FLAG_PICKUP);
98 #endif
99                 }
100
101                 /*
102                  * We set the HANDOFF bit, we must make sure it doesn't live
103                  * past the point where we acquire it. This would be possible
104                  * if we (accidentally) set the bit on an unlocked mutex.
105                  */
106                 flags &= ~MUTEX_FLAG_HANDOFF;
107
108                 old = atomic_long_cmpxchg_acquire(&lock->owner, owner, curr | flags);
109                 if (old == owner)
110                         return NULL;
111
112                 owner = old;
113         }
114
115         return __owner_task(owner);
116 }
117
118 /*
119  * Actual trylock that will work on any unlocked state.
120  */
121 static inline bool __mutex_trylock(struct mutex *lock)
122 {
123         return !__mutex_trylock_or_owner(lock);
124 }
125
126 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
127 /*
128  * Lockdep annotations are contained to the slow paths for simplicity.
129  * There is nothing that would stop spreading the lockdep annotations outwards
130  * except more code.
131  */
132
133 /*
134  * Optimistic trylock that only works in the uncontended case. Make sure to
135  * follow with a __mutex_trylock() before failing.
136  */
137 static __always_inline bool __mutex_trylock_fast(struct mutex *lock)
138 {
139         unsigned long curr = (unsigned long)current;
140
141         if (!atomic_long_cmpxchg_acquire(&lock->owner, 0UL, curr))
142                 return true;
143
144         return false;
145 }
146
147 static __always_inline bool __mutex_unlock_fast(struct mutex *lock)
148 {
149         unsigned long curr = (unsigned long)current;
150
151         if (atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, curr, 0UL) == curr)
152                 return true;
153
154         return false;
155 }
156 #endif
157
158 static inline void __mutex_set_flag(struct mutex *lock, unsigned long flag)
159 {
160         atomic_long_or(flag, &lock->owner);
161 }
162
163 static inline void __mutex_clear_flag(struct mutex *lock, unsigned long flag)
164 {
165         atomic_long_andnot(flag, &lock->owner);
166 }
167
168 static inline bool __mutex_waiter_is_first(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter)
169 {
170         return list_first_entry(&lock->wait_list, struct mutex_waiter, list) == waiter;
171 }
172
173 /*
174  * Give up ownership to a specific task, when @task = NULL, this is equivalent
175  * to a regular unlock. Sets PICKUP on a handoff, clears HANDOF, preserves
176  * WAITERS. Provides RELEASE semantics like a regular unlock, the
177  * __mutex_trylock() provides a matching ACQUIRE semantics for the handoff.
178  */
179 static void __mutex_handoff(struct mutex *lock, struct task_struct *task)
180 {
181         unsigned long owner = atomic_long_read(&lock->owner);
182
183         for (;;) {
184                 unsigned long old, new;
185
186 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
187                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
188                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
189 #endif
190
191                 new = (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS);
192                 new |= (unsigned long)task;
193                 if (task)
194                         new |= MUTEX_FLAG_PICKUP;
195
196                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner, new);
197                 if (old == owner)
198                         break;
199
200                 owner = old;
201         }
202 }
203
204 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
205 /*
206  * We split the mutex lock/unlock logic into separate fastpath and
207  * slowpath functions, to reduce the register pressure on the fastpath.
208  * We also put the fastpath first in the kernel image, to make sure the
209  * branch is predicted by the CPU as default-untaken.
210  */
211 static void __sched __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock);
212
213 /**
214  * mutex_lock - acquire the mutex
215  * @lock: the mutex to be acquired
216  *
217  * Lock the mutex exclusively for this task. If the mutex is not
218  * available right now, it will sleep until it can get it.
219  *
220  * The mutex must later on be released by the same task that
221  * acquired it. Recursive locking is not allowed. The task
222  * may not exit without first unlocking the mutex. Also, kernel
223  * memory where the mutex resides must not be freed with
224  * the mutex still locked. The mutex must first be initialized
225  * (or statically defined) before it can be locked. memset()-ing
226  * the mutex to 0 is not allowed.
227  *
228  * ( The CONFIG_DEBUG_MUTEXES .config option turns on debugging
229  *   checks that will enforce the restrictions and will also do
230  *   deadlock debugging. )
231  *
232  * This function is similar to (but not equivalent to) down().
233  */
234 void __sched mutex_lock(struct mutex *lock)
235 {
236         might_sleep();
237
238         if (!__mutex_trylock_fast(lock))
239                 __mutex_lock_slowpath(lock);
240 }
241 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock);
242 #endif
243
244 static __always_inline void
245 ww_mutex_lock_acquired(struct ww_mutex *ww, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
246 {
247 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
248         /*
249          * If this WARN_ON triggers, you used ww_mutex_lock to acquire,
250          * but released with a normal mutex_unlock in this call.
251          *
252          * This should never happen, always use ww_mutex_unlock.
253          */
254         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww->ctx);
255
256         /*
257          * Not quite done after calling ww_acquire_done() ?
258          */
259         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->done_acquire);
260
261         if (ww_ctx->contending_lock) {
262                 /*
263                  * After -EDEADLK you tried to
264                  * acquire a different ww_mutex? Bad!
265                  */
266                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock != ww);
267
268                 /*
269                  * You called ww_mutex_lock after receiving -EDEADLK,
270                  * but 'forgot' to unlock everything else first?
271                  */
272                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->acquired > 0);
273                 ww_ctx->contending_lock = NULL;
274         }
275
276         /*
277          * Naughty, using a different class will lead to undefined behavior!
278          */
279         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->ww_class != ww->ww_class);
280 #endif
281         ww_ctx->acquired++;
282 }
283
284 static inline bool __sched
285 __ww_ctx_stamp_after(struct ww_acquire_ctx *a, struct ww_acquire_ctx *b)
286 {
287         return a->stamp - b->stamp <= LONG_MAX &&
288                (a->stamp != b->stamp || a > b);
289 }
290
291 /*
292  * Wake up any waiters that may have to back off when the lock is held by the
293  * given context.
294  *
295  * Due to the invariants on the wait list, this can only affect the first
296  * waiter with a context.
297  *
298  * The current task must not be on the wait list.
299  */
300 static void __sched
301 __ww_mutex_wakeup_for_backoff(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
302 {
303         struct mutex_waiter *cur;
304
305         lockdep_assert_held(&lock->wait_lock);
306
307         list_for_each_entry(cur, &lock->wait_list, list) {
308                 if (!cur->ww_ctx)
309                         continue;
310
311                 if (cur->ww_ctx->acquired > 0 &&
312                     __ww_ctx_stamp_after(cur->ww_ctx, ww_ctx)) {
313                         debug_mutex_wake_waiter(lock, cur);
314                         wake_up_process(cur->task);
315                 }
316
317                 break;
318         }
319 }
320
321 /*
322  * After acquiring lock with fastpath or when we lost out in contested
323  * slowpath, set ctx and wake up any waiters so they can recheck.
324  */
325 static __always_inline void
326 ww_mutex_set_context_fastpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
327 {
328         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
329
330         lock->ctx = ctx;
331
332         /*
333          * The lock->ctx update should be visible on all cores before
334          * the atomic read is done, otherwise contended waiters might be
335          * missed. The contended waiters will either see ww_ctx == NULL
336          * and keep spinning, or it will acquire wait_lock, add itself
337          * to waiter list and sleep.
338          */
339         smp_mb(); /* ^^^ */
340
341         /*
342          * Check if lock is contended, if not there is nobody to wake up
343          */
344         if (likely(!(atomic_long_read(&lock->base.owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS)))
345                 return;
346
347         /*
348          * Uh oh, we raced in fastpath, wake up everyone in this case,
349          * so they can see the new lock->ctx.
350          */
351         spin_lock(&lock->base.wait_lock);
352         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(&lock->base, ctx);
353         spin_unlock(&lock->base.wait_lock);
354 }
355
356 /*
357  * After acquiring lock in the slowpath set ctx.
358  *
359  * Unlike for the fast path, the caller ensures that waiters are woken up where
360  * necessary.
361  *
362  * Callers must hold the mutex wait_lock.
363  */
364 static __always_inline void
365 ww_mutex_set_context_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
366 {
367         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
368         lock->ctx = ctx;
369 }
370
371 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
372
373 static inline
374 bool ww_mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
375                             struct mutex_waiter *waiter)
376 {
377         struct ww_mutex *ww;
378
379         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
380
381         /*
382          * If ww->ctx is set the contents are undefined, only
383          * by acquiring wait_lock there is a guarantee that
384          * they are not invalid when reading.
385          *
386          * As such, when deadlock detection needs to be
387          * performed the optimistic spinning cannot be done.
388          *
389          * Check this in every inner iteration because we may
390          * be racing against another thread's ww_mutex_lock.
391          */
392         if (ww_ctx->acquired > 0 && READ_ONCE(ww->ctx))
393                 return false;
394
395         /*
396          * If we aren't on the wait list yet, cancel the spin
397          * if there are waiters. We want  to avoid stealing the
398          * lock from a waiter with an earlier stamp, since the
399          * other thread may already own a lock that we also
400          * need.
401          */
402         if (!waiter && (atomic_long_read(&lock->owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS))
403                 return false;
404
405         /*
406          * Similarly, stop spinning if we are no longer the
407          * first waiter.
408          */
409         if (waiter && !__mutex_waiter_is_first(lock, waiter))
410                 return false;
411
412         return true;
413 }
414
415 /*
416  * Look out! "owner" is an entirely speculative pointer access and not
417  * reliable.
418  *
419  * "noinline" so that this function shows up on perf profiles.
420  */
421 static noinline
422 bool mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct task_struct *owner,
423                          struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
424 {
425         bool ret = true;
426
427         rcu_read_lock();
428         while (__mutex_owner(lock) == owner) {
429                 /*
430                  * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_
431                  * checking lock->owner still matches owner. If that fails,
432                  * owner might point to freed memory. If it still matches,
433                  * the rcu_read_lock() ensures the memory stays valid.
434                  */
435                 barrier();
436
437                 /*
438                  * Use vcpu_is_preempted to detect lock holder preemption issue.
439                  */
440                 if (!owner->on_cpu || need_resched() ||
441                                 vcpu_is_preempted(task_cpu(owner))) {
442                         ret = false;
443                         break;
444                 }
445
446                 if (ww_ctx && !ww_mutex_spin_on_owner(lock, ww_ctx, waiter)) {
447                         ret = false;
448                         break;
449                 }
450
451                 cpu_relax();
452         }
453         rcu_read_unlock();
454
455         return ret;
456 }
457
458 /*
459  * Initial check for entering the mutex spinning loop
460  */
461 static inline int mutex_can_spin_on_owner(struct mutex *lock)
462 {
463         struct task_struct *owner;
464         int retval = 1;
465
466         if (need_resched())
467                 return 0;
468
469         rcu_read_lock();
470         owner = __mutex_owner(lock);
471
472         /*
473          * As lock holder preemption issue, we both skip spinning if task is not
474          * on cpu or its cpu is preempted
475          */
476         if (owner)
477                 retval = owner->on_cpu && !vcpu_is_preempted(task_cpu(owner));
478         rcu_read_unlock();
479
480         /*
481          * If lock->owner is not set, the mutex has been released. Return true
482          * such that we'll trylock in the spin path, which is a faster option
483          * than the blocking slow path.
484          */
485         return retval;
486 }
487
488 /*
489  * Optimistic spinning.
490  *
491  * We try to spin for acquisition when we find that the lock owner
492  * is currently running on a (different) CPU and while we don't
493  * need to reschedule. The rationale is that if the lock owner is
494  * running, it is likely to release the lock soon.
495  *
496  * The mutex spinners are queued up using MCS lock so that only one
497  * spinner can compete for the mutex. However, if mutex spinning isn't
498  * going to happen, there is no point in going through the lock/unlock
499  * overhead.
500  *
501  * Returns true when the lock was taken, otherwise false, indicating
502  * that we need to jump to the slowpath and sleep.
503  *
504  * The waiter flag is set to true if the spinner is a waiter in the wait
505  * queue. The waiter-spinner will spin on the lock directly and concurrently
506  * with the spinner at the head of the OSQ, if present, until the owner is
507  * changed to itself.
508  */
509 static __always_inline bool
510 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
511                       const bool use_ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
512 {
513         if (!waiter) {
514                 /*
515                  * The purpose of the mutex_can_spin_on_owner() function is
516                  * to eliminate the overhead of osq_lock() and osq_unlock()
517                  * in case spinning isn't possible. As a waiter-spinner
518                  * is not going to take OSQ lock anyway, there is no need
519                  * to call mutex_can_spin_on_owner().
520                  */
521                 if (!mutex_can_spin_on_owner(lock))
522                         goto fail;
523
524                 /*
525                  * In order to avoid a stampede of mutex spinners trying to
526                  * acquire the mutex all at once, the spinners need to take a
527                  * MCS (queued) lock first before spinning on the owner field.
528                  */
529                 if (!osq_lock(&lock->osq))
530                         goto fail;
531         }
532
533         for (;;) {
534                 struct task_struct *owner;
535
536                 /* Try to acquire the mutex... */
537                 owner = __mutex_trylock_or_owner(lock);
538                 if (!owner)
539                         break;
540
541                 /*
542                  * There's an owner, wait for it to either
543                  * release the lock or go to sleep.
544                  */
545                 if (!mutex_spin_on_owner(lock, owner, ww_ctx, waiter))
546                         goto fail_unlock;
547
548                 /*
549                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
550                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
551                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
552                  * values at the cost of a few extra spins.
553                  */
554                 cpu_relax();
555         }
556
557         if (!waiter)
558                 osq_unlock(&lock->osq);
559
560         return true;
561
562
563 fail_unlock:
564         if (!waiter)
565                 osq_unlock(&lock->osq);
566
567 fail:
568         /*
569          * If we fell out of the spin path because of need_resched(),
570          * reschedule now, before we try-lock the mutex. This avoids getting
571          * scheduled out right after we obtained the mutex.
572          */
573         if (need_resched()) {
574                 /*
575                  * We _should_ have TASK_RUNNING here, but just in case
576                  * we do not, make it so, otherwise we might get stuck.
577                  */
578                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
579                 schedule_preempt_disabled();
580         }
581
582         return false;
583 }
584 #else
585 static __always_inline bool
586 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
587                       const bool use_ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
588 {
589         return false;
590 }
591 #endif
592
593 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip);
594
595 /**
596  * mutex_unlock - release the mutex
597  * @lock: the mutex to be released
598  *
599  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously.
600  *
601  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
602  * of a not locked mutex is not allowed.
603  *
604  * This function is similar to (but not equivalent to) up().
605  */
606 void __sched mutex_unlock(struct mutex *lock)
607 {
608 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
609         if (__mutex_unlock_fast(lock))
610                 return;
611 #endif
612         __mutex_unlock_slowpath(lock, _RET_IP_);
613 }
614 EXPORT_SYMBOL(mutex_unlock);
615
616 /**
617  * ww_mutex_unlock - release the w/w mutex
618  * @lock: the mutex to be released
619  *
620  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously with any of the
621  * ww_mutex_lock* functions (with or without an acquire context). It is
622  * forbidden to release the locks after releasing the acquire context.
623  *
624  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
625  * of a unlocked mutex is not allowed.
626  */
627 void __sched ww_mutex_unlock(struct ww_mutex *lock)
628 {
629         /*
630          * The unlocking fastpath is the 0->1 transition from 'locked'
631          * into 'unlocked' state:
632          */
633         if (lock->ctx) {
634 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
635                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(!lock->ctx->acquired);
636 #endif
637                 if (lock->ctx->acquired > 0)
638                         lock->ctx->acquired--;
639                 lock->ctx = NULL;
640         }
641
642         mutex_unlock(&lock->base);
643 }
644 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_unlock);
645
646 static inline int __sched
647 __ww_mutex_lock_check_stamp(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter,
648                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
649 {
650         struct ww_mutex *ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
651         struct ww_acquire_ctx *hold_ctx = READ_ONCE(ww->ctx);
652         struct mutex_waiter *cur;
653
654         if (hold_ctx && __ww_ctx_stamp_after(ctx, hold_ctx))
655                 goto deadlock;
656
657         /*
658          * If there is a waiter in front of us that has a context, then its
659          * stamp is earlier than ours and we must back off.
660          */
661         cur = waiter;
662         list_for_each_entry_continue_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
663                 if (cur->ww_ctx)
664                         goto deadlock;
665         }
666
667         return 0;
668
669 deadlock:
670 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
671         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ctx->contending_lock);
672         ctx->contending_lock = ww;
673 #endif
674         return -EDEADLK;
675 }
676
677 static inline int __sched
678 __ww_mutex_add_waiter(struct mutex_waiter *waiter,
679                       struct mutex *lock,
680                       struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
681 {
682         struct mutex_waiter *cur;
683         struct list_head *pos;
684
685         if (!ww_ctx) {
686                 list_add_tail(&waiter->list, &lock->wait_list);
687                 return 0;
688         }
689
690         /*
691          * Add the waiter before the first waiter with a higher stamp.
692          * Waiters without a context are skipped to avoid starving
693          * them.
694          */
695         pos = &lock->wait_list;
696         list_for_each_entry_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
697                 if (!cur->ww_ctx)
698                         continue;
699
700                 if (__ww_ctx_stamp_after(ww_ctx, cur->ww_ctx)) {
701                         /* Back off immediately if necessary. */
702                         if (ww_ctx->acquired > 0) {
703 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
704                                 struct ww_mutex *ww;
705
706                                 ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
707                                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock);
708                                 ww_ctx->contending_lock = ww;
709 #endif
710                                 return -EDEADLK;
711                         }
712
713                         break;
714                 }
715
716                 pos = &cur->list;
717
718                 /*
719                  * Wake up the waiter so that it gets a chance to back
720                  * off.
721                  */
722                 if (cur->ww_ctx->acquired > 0) {
723                         debug_mutex_wake_waiter(lock, cur);
724                         wake_up_process(cur->task);
725                 }
726         }
727
728         list_add_tail(&waiter->list, pos);
729         return 0;
730 }
731
732 /*
733  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
734  */
735 static __always_inline int __sched
736 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
737                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
738                     struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, const bool use_ww_ctx)
739 {
740         struct mutex_waiter waiter;
741         bool first = false;
742         struct ww_mutex *ww;
743         int ret;
744
745         might_sleep();
746
747         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
748         if (use_ww_ctx && ww_ctx) {
749                 if (unlikely(ww_ctx == READ_ONCE(ww->ctx)))
750                         return -EALREADY;
751         }
752
753         preempt_disable();
754         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
755
756         if (__mutex_trylock(lock) ||
757             mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, NULL)) {
758                 /* got the lock, yay! */
759                 lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
760                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
761                         ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
762                 preempt_enable();
763                 return 0;
764         }
765
766         spin_lock(&lock->wait_lock);
767         /*
768          * After waiting to acquire the wait_lock, try again.
769          */
770         if (__mutex_trylock(lock)) {
771                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
772                         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(lock, ww_ctx);
773
774                 goto skip_wait;
775         }
776
777         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
778         debug_mutex_add_waiter(lock, &waiter, current);
779
780         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
781
782         if (!use_ww_ctx) {
783                 /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
784                 list_add_tail(&waiter.list, &lock->wait_list);
785
786 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
787                 waiter.ww_ctx = MUTEX_POISON_WW_CTX;
788 #endif
789         } else {
790                 /* Add in stamp order, waking up waiters that must back off. */
791                 ret = __ww_mutex_add_waiter(&waiter, lock, ww_ctx);
792                 if (ret)
793                         goto err_early_backoff;
794
795                 waiter.ww_ctx = ww_ctx;
796         }
797
798         waiter.task = current;
799
800         if (__mutex_waiter_is_first(lock, &waiter))
801                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_WAITERS);
802
803         set_current_state(state);
804         for (;;) {
805                 /*
806                  * Once we hold wait_lock, we're serialized against
807                  * mutex_unlock() handing the lock off to us, do a trylock
808                  * before testing the error conditions to make sure we pick up
809                  * the handoff.
810                  */
811                 if (__mutex_trylock(lock))
812                         goto acquired;
813
814                 /*
815                  * Check for signals and wound conditions while holding
816                  * wait_lock. This ensures the lock cancellation is ordered
817                  * against mutex_unlock() and wake-ups do not go missing.
818                  */
819                 if (unlikely(signal_pending_state(state, current))) {
820                         ret = -EINTR;
821                         goto err;
822                 }
823
824                 if (use_ww_ctx && ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
825                         ret = __ww_mutex_lock_check_stamp(lock, &waiter, ww_ctx);
826                         if (ret)
827                                 goto err;
828                 }
829
830                 spin_unlock(&lock->wait_lock);
831                 schedule_preempt_disabled();
832
833                 /*
834                  * ww_mutex needs to always recheck its position since its waiter
835                  * list is not FIFO ordered.
836                  */
837                 if ((use_ww_ctx && ww_ctx) || !first) {
838                         first = __mutex_waiter_is_first(lock, &waiter);
839                         if (first)
840                                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_HANDOFF);
841                 }
842
843                 set_current_state(state);
844                 /*
845                  * Here we order against unlock; we must either see it change
846                  * state back to RUNNING and fall through the next schedule(),
847                  * or we must see its unlock and acquire.
848                  */
849                 if (__mutex_trylock(lock) ||
850                     (first && mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, &waiter)))
851                         break;
852
853                 spin_lock(&lock->wait_lock);
854         }
855         spin_lock(&lock->wait_lock);
856 acquired:
857         __set_current_state(TASK_RUNNING);
858
859         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
860         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
861                 __mutex_clear_flag(lock, MUTEX_FLAGS);
862
863         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
864
865 skip_wait:
866         /* got the lock - cleanup and rejoice! */
867         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
868
869         if (use_ww_ctx && ww_ctx)
870                 ww_mutex_set_context_slowpath(ww, ww_ctx);
871
872         spin_unlock(&lock->wait_lock);
873         preempt_enable();
874         return 0;
875
876 err:
877         __set_current_state(TASK_RUNNING);
878         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
879 err_early_backoff:
880         spin_unlock(&lock->wait_lock);
881         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
882         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
883         preempt_enable();
884         return ret;
885 }
886
887 static int __sched
888 __mutex_lock(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
889              struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip)
890 {
891         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, NULL, false);
892 }
893
894 static int __sched
895 __ww_mutex_lock(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
896                 struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
897                 struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
898 {
899         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, ww_ctx, true);
900 }
901
902 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
903 void __sched
904 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
905 {
906         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
907 }
908
909 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
910
911 void __sched
912 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
913 {
914         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, nest, _RET_IP_);
915 }
916 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
917
918 int __sched
919 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
920 {
921         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
922 }
923 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
924
925 int __sched
926 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
927 {
928         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
929 }
930 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
931
932 void __sched
933 mutex_lock_io_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
934 {
935         int token;
936
937         might_sleep();
938
939         token = io_schedule_prepare();
940         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
941                             subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
942         io_schedule_finish(token);
943 }
944 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_io_nested);
945
946 static inline int
947 ww_mutex_deadlock_injection(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
948 {
949 #ifdef CONFIG_DEBUG_WW_MUTEX_SLOWPATH
950         unsigned tmp;
951
952         if (ctx->deadlock_inject_countdown-- == 0) {
953                 tmp = ctx->deadlock_inject_interval;
954                 if (tmp > UINT_MAX/4)
955                         tmp = UINT_MAX;
956                 else
957                         tmp = tmp*2 + tmp + tmp/2;
958
959                 ctx->deadlock_inject_interval = tmp;
960                 ctx->deadlock_inject_countdown = tmp;
961                 ctx->contending_lock = lock;
962
963                 ww_mutex_unlock(lock);
964
965                 return -EDEADLK;
966         }
967 #endif
968
969         return 0;
970 }
971
972 int __sched
973 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
974 {
975         int ret;
976
977         might_sleep();
978         ret =  __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
979                                0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
980                                ctx);
981         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
982                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
983
984         return ret;
985 }
986 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock);
987
988 int __sched
989 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
990 {
991         int ret;
992
993         might_sleep();
994         ret = __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE,
995                               0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
996                               ctx);
997
998         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
999                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
1000
1001         return ret;
1002 }
1003 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock_interruptible);
1004
1005 #endif
1006
1007 /*
1008  * Release the lock, slowpath:
1009  */
1010 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip)
1011 {
1012         struct task_struct *next = NULL;
1013         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
1014         unsigned long owner;
1015
1016         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
1017
1018         /*
1019          * Release the lock before (potentially) taking the spinlock such that
1020          * other contenders can get on with things ASAP.
1021          *
1022          * Except when HANDOFF, in that case we must not clear the owner field,
1023          * but instead set it to the top waiter.
1024          */
1025         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
1026         for (;;) {
1027                 unsigned long old;
1028
1029 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
1030                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
1031                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
1032 #endif
1033
1034                 if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
1035                         break;
1036
1037                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner,
1038                                                   __owner_flags(owner));
1039                 if (old == owner) {
1040                         if (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS)
1041                                 break;
1042
1043                         return;
1044                 }
1045
1046                 owner = old;
1047         }
1048
1049         spin_lock(&lock->wait_lock);
1050         debug_mutex_unlock(lock);
1051         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
1052                 /* get the first entry from the wait-list: */
1053                 struct mutex_waiter *waiter =
1054                         list_first_entry(&lock->wait_list,
1055                                          struct mutex_waiter, list);
1056
1057                 next = waiter->task;
1058
1059                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
1060                 wake_q_add(&wake_q, next);
1061         }
1062
1063         if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
1064                 __mutex_handoff(lock, next);
1065
1066         spin_unlock(&lock->wait_lock);
1067
1068         wake_up_q(&wake_q);
1069 }
1070
1071 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1072 /*
1073  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
1074  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
1075  */
1076 static noinline int __sched
1077 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock);
1078
1079 static noinline int __sched
1080 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock);
1081
1082 /**
1083  * mutex_lock_interruptible - acquire the mutex, interruptible
1084  * @lock: the mutex to be acquired
1085  *
1086  * Lock the mutex like mutex_lock(), and return 0 if the mutex has
1087  * been acquired or sleep until the mutex becomes available. If a
1088  * signal arrives while waiting for the lock then this function
1089  * returns -EINTR.
1090  *
1091  * This function is similar to (but not equivalent to) down_interruptible().
1092  */
1093 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
1094 {
1095         might_sleep();
1096
1097         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1098                 return 0;
1099
1100         return __mutex_lock_interruptible_slowpath(lock);
1101 }
1102
1103 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
1104
1105 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
1106 {
1107         might_sleep();
1108
1109         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1110                 return 0;
1111
1112         return __mutex_lock_killable_slowpath(lock);
1113 }
1114 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
1115
1116 void __sched mutex_lock_io(struct mutex *lock)
1117 {
1118         int token;
1119
1120         token = io_schedule_prepare();
1121         mutex_lock(lock);
1122         io_schedule_finish(token);
1123 }
1124 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_io);
1125
1126 static noinline void __sched
1127 __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock)
1128 {
1129         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1130 }
1131
1132 static noinline int __sched
1133 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock)
1134 {
1135         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1136 }
1137
1138 static noinline int __sched
1139 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock)
1140 {
1141         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1142 }
1143
1144 static noinline int __sched
1145 __ww_mutex_lock_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1146 {
1147         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL,
1148                                _RET_IP_, ctx);
1149 }
1150
1151 static noinline int __sched
1152 __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(struct ww_mutex *lock,
1153                                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
1154 {
1155         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL,
1156                                _RET_IP_, ctx);
1157 }
1158
1159 #endif
1160
1161 /**
1162  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
1163  * @lock: the mutex to be acquired
1164  *
1165  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
1166  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
1167  *
1168  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
1169  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
1170  * about this when converting semaphore users to mutexes.
1171  *
1172  * This function must not be used in interrupt context. The
1173  * mutex must be released by the same task that acquired it.
1174  */
1175 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
1176 {
1177         bool locked = __mutex_trylock(lock);
1178
1179         if (locked)
1180                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1181
1182         return locked;
1183 }
1184 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
1185
1186 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1187 int __sched
1188 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1189 {
1190         might_sleep();
1191
1192         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1193                 if (ctx)
1194                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1195                 return 0;
1196         }
1197
1198         return __ww_mutex_lock_slowpath(lock, ctx);
1199 }
1200 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock);
1201
1202 int __sched
1203 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1204 {
1205         might_sleep();
1206
1207         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1208                 if (ctx)
1209                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1210                 return 0;
1211         }
1212
1213         return __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(lock, ctx);
1214 }
1215 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock_interruptible);
1216
1217 #endif
1218
1219 /**
1220  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
1221  * @cnt: the atomic which we are to dec
1222  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
1223  *
1224  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
1225  */
1226 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
1227 {
1228         /* dec if we can't possibly hit 0 */
1229         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
1230                 return 0;
1231         /* we might hit 0, so take the lock */
1232         mutex_lock(lock);
1233         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
1234                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
1235                 mutex_unlock(lock);
1236                 return 0;
1237         }
1238         /* we hit 0, and we hold the lock */
1239         return 1;
1240 }
1241 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);