]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/locking/mutex.c
sch_cake: Add overhead compensation support to the rate shaper
[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/signal.h>
23 #include <linux/sched/rt.h>
24 #include <linux/sched/wake_q.h>
25 #include <linux/sched/debug.h>
26 #include <linux/export.h>
27 #include <linux/spinlock.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/debug_locks.h>
30 #include <linux/osq_lock.h>
31
32 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
33 # include "mutex-debug.h"
34 #else
35 # include "mutex.h"
36 #endif
37
38 void
39 __mutex_init(struct mutex *lock, const char *name, struct lock_class_key *key)
40 {
41         atomic_long_set(&lock->owner, 0);
42         spin_lock_init(&lock->wait_lock);
43         INIT_LIST_HEAD(&lock->wait_list);
44 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
45         osq_lock_init(&lock->osq);
46 #endif
47
48         debug_mutex_init(lock, name, key);
49 }
50 EXPORT_SYMBOL(__mutex_init);
51
52 /*
53  * @owner: contains: 'struct task_struct *' to the current lock owner,
54  * NULL means not owned. Since task_struct pointers are aligned at
55  * at least L1_CACHE_BYTES, we have low bits to store extra state.
56  *
57  * Bit0 indicates a non-empty waiter list; unlock must issue a wakeup.
58  * Bit1 indicates unlock needs to hand the lock to the top-waiter
59  * Bit2 indicates handoff has been done and we're waiting for pickup.
60  */
61 #define MUTEX_FLAG_WAITERS      0x01
62 #define MUTEX_FLAG_HANDOFF      0x02
63 #define MUTEX_FLAG_PICKUP       0x04
64
65 #define MUTEX_FLAGS             0x07
66
67 static inline struct task_struct *__owner_task(unsigned long owner)
68 {
69         return (struct task_struct *)(owner & ~MUTEX_FLAGS);
70 }
71
72 static inline unsigned long __owner_flags(unsigned long owner)
73 {
74         return owner & MUTEX_FLAGS;
75 }
76
77 /*
78  * Trylock variant that retuns the owning task on failure.
79  */
80 static inline struct task_struct *__mutex_trylock_or_owner(struct mutex *lock)
81 {
82         unsigned long owner, curr = (unsigned long)current;
83
84         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
85         for (;;) { /* must loop, can race against a flag */
86                 unsigned long old, flags = __owner_flags(owner);
87                 unsigned long task = owner & ~MUTEX_FLAGS;
88
89                 if (task) {
90                         if (likely(task != curr))
91                                 break;
92
93                         if (likely(!(flags & MUTEX_FLAG_PICKUP)))
94                                 break;
95
96                         flags &= ~MUTEX_FLAG_PICKUP;
97                 } else {
98 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
99                         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(flags & MUTEX_FLAG_PICKUP);
100 #endif
101                 }
102
103                 /*
104                  * We set the HANDOFF bit, we must make sure it doesn't live
105                  * past the point where we acquire it. This would be possible
106                  * if we (accidentally) set the bit on an unlocked mutex.
107                  */
108                 flags &= ~MUTEX_FLAG_HANDOFF;
109
110                 old = atomic_long_cmpxchg_acquire(&lock->owner, owner, curr | flags);
111                 if (old == owner)
112                         return NULL;
113
114                 owner = old;
115         }
116
117         return __owner_task(owner);
118 }
119
120 /*
121  * Actual trylock that will work on any unlocked state.
122  */
123 static inline bool __mutex_trylock(struct mutex *lock)
124 {
125         return !__mutex_trylock_or_owner(lock);
126 }
127
128 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
129 /*
130  * Lockdep annotations are contained to the slow paths for simplicity.
131  * There is nothing that would stop spreading the lockdep annotations outwards
132  * except more code.
133  */
134
135 /*
136  * Optimistic trylock that only works in the uncontended case. Make sure to
137  * follow with a __mutex_trylock() before failing.
138  */
139 static __always_inline bool __mutex_trylock_fast(struct mutex *lock)
140 {
141         unsigned long curr = (unsigned long)current;
142         unsigned long zero = 0UL;
143
144         if (atomic_long_try_cmpxchg_acquire(&lock->owner, &zero, curr))
145                 return true;
146
147         return false;
148 }
149
150 static __always_inline bool __mutex_unlock_fast(struct mutex *lock)
151 {
152         unsigned long curr = (unsigned long)current;
153
154         if (atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, curr, 0UL) == curr)
155                 return true;
156
157         return false;
158 }
159 #endif
160
161 static inline void __mutex_set_flag(struct mutex *lock, unsigned long flag)
162 {
163         atomic_long_or(flag, &lock->owner);
164 }
165
166 static inline void __mutex_clear_flag(struct mutex *lock, unsigned long flag)
167 {
168         atomic_long_andnot(flag, &lock->owner);
169 }
170
171 static inline bool __mutex_waiter_is_first(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter)
172 {
173         return list_first_entry(&lock->wait_list, struct mutex_waiter, list) == waiter;
174 }
175
176 /*
177  * Give up ownership to a specific task, when @task = NULL, this is equivalent
178  * to a regular unlock. Sets PICKUP on a handoff, clears HANDOF, preserves
179  * WAITERS. Provides RELEASE semantics like a regular unlock, the
180  * __mutex_trylock() provides a matching ACQUIRE semantics for the handoff.
181  */
182 static void __mutex_handoff(struct mutex *lock, struct task_struct *task)
183 {
184         unsigned long owner = atomic_long_read(&lock->owner);
185
186         for (;;) {
187                 unsigned long old, new;
188
189 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
190                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
191                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
192 #endif
193
194                 new = (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS);
195                 new |= (unsigned long)task;
196                 if (task)
197                         new |= MUTEX_FLAG_PICKUP;
198
199                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner, new);
200                 if (old == owner)
201                         break;
202
203                 owner = old;
204         }
205 }
206
207 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
208 /*
209  * We split the mutex lock/unlock logic into separate fastpath and
210  * slowpath functions, to reduce the register pressure on the fastpath.
211  * We also put the fastpath first in the kernel image, to make sure the
212  * branch is predicted by the CPU as default-untaken.
213  */
214 static void __sched __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock);
215
216 /**
217  * mutex_lock - acquire the mutex
218  * @lock: the mutex to be acquired
219  *
220  * Lock the mutex exclusively for this task. If the mutex is not
221  * available right now, it will sleep until it can get it.
222  *
223  * The mutex must later on be released by the same task that
224  * acquired it. Recursive locking is not allowed. The task
225  * may not exit without first unlocking the mutex. Also, kernel
226  * memory where the mutex resides must not be freed with
227  * the mutex still locked. The mutex must first be initialized
228  * (or statically defined) before it can be locked. memset()-ing
229  * the mutex to 0 is not allowed.
230  *
231  * (The CONFIG_DEBUG_MUTEXES .config option turns on debugging
232  * checks that will enforce the restrictions and will also do
233  * deadlock debugging)
234  *
235  * This function is similar to (but not equivalent to) down().
236  */
237 void __sched mutex_lock(struct mutex *lock)
238 {
239         might_sleep();
240
241         if (!__mutex_trylock_fast(lock))
242                 __mutex_lock_slowpath(lock);
243 }
244 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock);
245 #endif
246
247 static __always_inline void
248 ww_mutex_lock_acquired(struct ww_mutex *ww, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
249 {
250 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
251         /*
252          * If this WARN_ON triggers, you used ww_mutex_lock to acquire,
253          * but released with a normal mutex_unlock in this call.
254          *
255          * This should never happen, always use ww_mutex_unlock.
256          */
257         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww->ctx);
258
259         /*
260          * Not quite done after calling ww_acquire_done() ?
261          */
262         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->done_acquire);
263
264         if (ww_ctx->contending_lock) {
265                 /*
266                  * After -EDEADLK you tried to
267                  * acquire a different ww_mutex? Bad!
268                  */
269                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock != ww);
270
271                 /*
272                  * You called ww_mutex_lock after receiving -EDEADLK,
273                  * but 'forgot' to unlock everything else first?
274                  */
275                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->acquired > 0);
276                 ww_ctx->contending_lock = NULL;
277         }
278
279         /*
280          * Naughty, using a different class will lead to undefined behavior!
281          */
282         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->ww_class != ww->ww_class);
283 #endif
284         ww_ctx->acquired++;
285 }
286
287 static inline bool __sched
288 __ww_ctx_stamp_after(struct ww_acquire_ctx *a, struct ww_acquire_ctx *b)
289 {
290         return a->stamp - b->stamp <= LONG_MAX &&
291                (a->stamp != b->stamp || a > b);
292 }
293
294 /*
295  * Wake up any waiters that may have to back off when the lock is held by the
296  * given context.
297  *
298  * Due to the invariants on the wait list, this can only affect the first
299  * waiter with a context.
300  *
301  * The current task must not be on the wait list.
302  */
303 static void __sched
304 __ww_mutex_wakeup_for_backoff(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
305 {
306         struct mutex_waiter *cur;
307
308         lockdep_assert_held(&lock->wait_lock);
309
310         list_for_each_entry(cur, &lock->wait_list, list) {
311                 if (!cur->ww_ctx)
312                         continue;
313
314                 if (cur->ww_ctx->acquired > 0 &&
315                     __ww_ctx_stamp_after(cur->ww_ctx, ww_ctx)) {
316                         debug_mutex_wake_waiter(lock, cur);
317                         wake_up_process(cur->task);
318                 }
319
320                 break;
321         }
322 }
323
324 /*
325  * After acquiring lock with fastpath or when we lost out in contested
326  * slowpath, set ctx and wake up any waiters so they can recheck.
327  */
328 static __always_inline void
329 ww_mutex_set_context_fastpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
330 {
331         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
332
333         lock->ctx = ctx;
334
335         /*
336          * The lock->ctx update should be visible on all cores before
337          * the atomic read is done, otherwise contended waiters might be
338          * missed. The contended waiters will either see ww_ctx == NULL
339          * and keep spinning, or it will acquire wait_lock, add itself
340          * to waiter list and sleep.
341          */
342         smp_mb(); /* ^^^ */
343
344         /*
345          * Check if lock is contended, if not there is nobody to wake up
346          */
347         if (likely(!(atomic_long_read(&lock->base.owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS)))
348                 return;
349
350         /*
351          * Uh oh, we raced in fastpath, wake up everyone in this case,
352          * so they can see the new lock->ctx.
353          */
354         spin_lock(&lock->base.wait_lock);
355         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(&lock->base, ctx);
356         spin_unlock(&lock->base.wait_lock);
357 }
358
359 /*
360  * After acquiring lock in the slowpath set ctx.
361  *
362  * Unlike for the fast path, the caller ensures that waiters are woken up where
363  * necessary.
364  *
365  * Callers must hold the mutex wait_lock.
366  */
367 static __always_inline void
368 ww_mutex_set_context_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
369 {
370         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
371         lock->ctx = ctx;
372 }
373
374 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
375
376 static inline
377 bool ww_mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
378                             struct mutex_waiter *waiter)
379 {
380         struct ww_mutex *ww;
381
382         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
383
384         /*
385          * If ww->ctx is set the contents are undefined, only
386          * by acquiring wait_lock there is a guarantee that
387          * they are not invalid when reading.
388          *
389          * As such, when deadlock detection needs to be
390          * performed the optimistic spinning cannot be done.
391          *
392          * Check this in every inner iteration because we may
393          * be racing against another thread's ww_mutex_lock.
394          */
395         if (ww_ctx->acquired > 0 && READ_ONCE(ww->ctx))
396                 return false;
397
398         /*
399          * If we aren't on the wait list yet, cancel the spin
400          * if there are waiters. We want  to avoid stealing the
401          * lock from a waiter with an earlier stamp, since the
402          * other thread may already own a lock that we also
403          * need.
404          */
405         if (!waiter && (atomic_long_read(&lock->owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS))
406                 return false;
407
408         /*
409          * Similarly, stop spinning if we are no longer the
410          * first waiter.
411          */
412         if (waiter && !__mutex_waiter_is_first(lock, waiter))
413                 return false;
414
415         return true;
416 }
417
418 /*
419  * Look out! "owner" is an entirely speculative pointer access and not
420  * reliable.
421  *
422  * "noinline" so that this function shows up on perf profiles.
423  */
424 static noinline
425 bool mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct task_struct *owner,
426                          struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
427 {
428         bool ret = true;
429
430         rcu_read_lock();
431         while (__mutex_owner(lock) == owner) {
432                 /*
433                  * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_
434                  * checking lock->owner still matches owner. If that fails,
435                  * owner might point to freed memory. If it still matches,
436                  * the rcu_read_lock() ensures the memory stays valid.
437                  */
438                 barrier();
439
440                 /*
441                  * Use vcpu_is_preempted to detect lock holder preemption issue.
442                  */
443                 if (!owner->on_cpu || need_resched() ||
444                                 vcpu_is_preempted(task_cpu(owner))) {
445                         ret = false;
446                         break;
447                 }
448
449                 if (ww_ctx && !ww_mutex_spin_on_owner(lock, ww_ctx, waiter)) {
450                         ret = false;
451                         break;
452                 }
453
454                 cpu_relax();
455         }
456         rcu_read_unlock();
457
458         return ret;
459 }
460
461 /*
462  * Initial check for entering the mutex spinning loop
463  */
464 static inline int mutex_can_spin_on_owner(struct mutex *lock)
465 {
466         struct task_struct *owner;
467         int retval = 1;
468
469         if (need_resched())
470                 return 0;
471
472         rcu_read_lock();
473         owner = __mutex_owner(lock);
474
475         /*
476          * As lock holder preemption issue, we both skip spinning if task is not
477          * on cpu or its cpu is preempted
478          */
479         if (owner)
480                 retval = owner->on_cpu && !vcpu_is_preempted(task_cpu(owner));
481         rcu_read_unlock();
482
483         /*
484          * If lock->owner is not set, the mutex has been released. Return true
485          * such that we'll trylock in the spin path, which is a faster option
486          * than the blocking slow path.
487          */
488         return retval;
489 }
490
491 /*
492  * Optimistic spinning.
493  *
494  * We try to spin for acquisition when we find that the lock owner
495  * is currently running on a (different) CPU and while we don't
496  * need to reschedule. The rationale is that if the lock owner is
497  * running, it is likely to release the lock soon.
498  *
499  * The mutex spinners are queued up using MCS lock so that only one
500  * spinner can compete for the mutex. However, if mutex spinning isn't
501  * going to happen, there is no point in going through the lock/unlock
502  * overhead.
503  *
504  * Returns true when the lock was taken, otherwise false, indicating
505  * that we need to jump to the slowpath and sleep.
506  *
507  * The waiter flag is set to true if the spinner is a waiter in the wait
508  * queue. The waiter-spinner will spin on the lock directly and concurrently
509  * with the spinner at the head of the OSQ, if present, until the owner is
510  * changed to itself.
511  */
512 static __always_inline bool
513 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
514                       const bool use_ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
515 {
516         if (!waiter) {
517                 /*
518                  * The purpose of the mutex_can_spin_on_owner() function is
519                  * to eliminate the overhead of osq_lock() and osq_unlock()
520                  * in case spinning isn't possible. As a waiter-spinner
521                  * is not going to take OSQ lock anyway, there is no need
522                  * to call mutex_can_spin_on_owner().
523                  */
524                 if (!mutex_can_spin_on_owner(lock))
525                         goto fail;
526
527                 /*
528                  * In order to avoid a stampede of mutex spinners trying to
529                  * acquire the mutex all at once, the spinners need to take a
530                  * MCS (queued) lock first before spinning on the owner field.
531                  */
532                 if (!osq_lock(&lock->osq))
533                         goto fail;
534         }
535
536         for (;;) {
537                 struct task_struct *owner;
538
539                 /* Try to acquire the mutex... */
540                 owner = __mutex_trylock_or_owner(lock);
541                 if (!owner)
542                         break;
543
544                 /*
545                  * There's an owner, wait for it to either
546                  * release the lock or go to sleep.
547                  */
548                 if (!mutex_spin_on_owner(lock, owner, ww_ctx, waiter))
549                         goto fail_unlock;
550
551                 /*
552                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
553                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
554                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
555                  * values at the cost of a few extra spins.
556                  */
557                 cpu_relax();
558         }
559
560         if (!waiter)
561                 osq_unlock(&lock->osq);
562
563         return true;
564
565
566 fail_unlock:
567         if (!waiter)
568                 osq_unlock(&lock->osq);
569
570 fail:
571         /*
572          * If we fell out of the spin path because of need_resched(),
573          * reschedule now, before we try-lock the mutex. This avoids getting
574          * scheduled out right after we obtained the mutex.
575          */
576         if (need_resched()) {
577                 /*
578                  * We _should_ have TASK_RUNNING here, but just in case
579                  * we do not, make it so, otherwise we might get stuck.
580                  */
581                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
582                 schedule_preempt_disabled();
583         }
584
585         return false;
586 }
587 #else
588 static __always_inline bool
589 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
590                       const bool use_ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
591 {
592         return false;
593 }
594 #endif
595
596 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip);
597
598 /**
599  * mutex_unlock - release the mutex
600  * @lock: the mutex to be released
601  *
602  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously.
603  *
604  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
605  * of a not locked mutex is not allowed.
606  *
607  * This function is similar to (but not equivalent to) up().
608  */
609 void __sched mutex_unlock(struct mutex *lock)
610 {
611 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
612         if (__mutex_unlock_fast(lock))
613                 return;
614 #endif
615         __mutex_unlock_slowpath(lock, _RET_IP_);
616 }
617 EXPORT_SYMBOL(mutex_unlock);
618
619 /**
620  * ww_mutex_unlock - release the w/w mutex
621  * @lock: the mutex to be released
622  *
623  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously with any of the
624  * ww_mutex_lock* functions (with or without an acquire context). It is
625  * forbidden to release the locks after releasing the acquire context.
626  *
627  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
628  * of a unlocked mutex is not allowed.
629  */
630 void __sched ww_mutex_unlock(struct ww_mutex *lock)
631 {
632         /*
633          * The unlocking fastpath is the 0->1 transition from 'locked'
634          * into 'unlocked' state:
635          */
636         if (lock->ctx) {
637 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
638                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(!lock->ctx->acquired);
639 #endif
640                 if (lock->ctx->acquired > 0)
641                         lock->ctx->acquired--;
642                 lock->ctx = NULL;
643         }
644
645         mutex_unlock(&lock->base);
646 }
647 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_unlock);
648
649 static inline int __sched
650 __ww_mutex_lock_check_stamp(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter,
651                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
652 {
653         struct ww_mutex *ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
654         struct ww_acquire_ctx *hold_ctx = READ_ONCE(ww->ctx);
655         struct mutex_waiter *cur;
656
657         if (hold_ctx && __ww_ctx_stamp_after(ctx, hold_ctx))
658                 goto deadlock;
659
660         /*
661          * If there is a waiter in front of us that has a context, then its
662          * stamp is earlier than ours and we must back off.
663          */
664         cur = waiter;
665         list_for_each_entry_continue_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
666                 if (cur->ww_ctx)
667                         goto deadlock;
668         }
669
670         return 0;
671
672 deadlock:
673 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
674         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ctx->contending_lock);
675         ctx->contending_lock = ww;
676 #endif
677         return -EDEADLK;
678 }
679
680 static inline int __sched
681 __ww_mutex_add_waiter(struct mutex_waiter *waiter,
682                       struct mutex *lock,
683                       struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
684 {
685         struct mutex_waiter *cur;
686         struct list_head *pos;
687
688         if (!ww_ctx) {
689                 list_add_tail(&waiter->list, &lock->wait_list);
690                 return 0;
691         }
692
693         /*
694          * Add the waiter before the first waiter with a higher stamp.
695          * Waiters without a context are skipped to avoid starving
696          * them.
697          */
698         pos = &lock->wait_list;
699         list_for_each_entry_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
700                 if (!cur->ww_ctx)
701                         continue;
702
703                 if (__ww_ctx_stamp_after(ww_ctx, cur->ww_ctx)) {
704                         /* Back off immediately if necessary. */
705                         if (ww_ctx->acquired > 0) {
706 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
707                                 struct ww_mutex *ww;
708
709                                 ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
710                                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock);
711                                 ww_ctx->contending_lock = ww;
712 #endif
713                                 return -EDEADLK;
714                         }
715
716                         break;
717                 }
718
719                 pos = &cur->list;
720
721                 /*
722                  * Wake up the waiter so that it gets a chance to back
723                  * off.
724                  */
725                 if (cur->ww_ctx->acquired > 0) {
726                         debug_mutex_wake_waiter(lock, cur);
727                         wake_up_process(cur->task);
728                 }
729         }
730
731         list_add_tail(&waiter->list, pos);
732         return 0;
733 }
734
735 /*
736  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
737  */
738 static __always_inline int __sched
739 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
740                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
741                     struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, const bool use_ww_ctx)
742 {
743         struct mutex_waiter waiter;
744         bool first = false;
745         struct ww_mutex *ww;
746         int ret;
747
748         might_sleep();
749
750         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
751         if (use_ww_ctx && ww_ctx) {
752                 if (unlikely(ww_ctx == READ_ONCE(ww->ctx)))
753                         return -EALREADY;
754         }
755
756         preempt_disable();
757         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
758
759         if (__mutex_trylock(lock) ||
760             mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, NULL)) {
761                 /* got the lock, yay! */
762                 lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
763                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
764                         ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
765                 preempt_enable();
766                 return 0;
767         }
768
769         spin_lock(&lock->wait_lock);
770         /*
771          * After waiting to acquire the wait_lock, try again.
772          */
773         if (__mutex_trylock(lock)) {
774                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
775                         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(lock, ww_ctx);
776
777                 goto skip_wait;
778         }
779
780         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
781         debug_mutex_add_waiter(lock, &waiter, current);
782
783         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
784
785         if (!use_ww_ctx) {
786                 /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
787                 list_add_tail(&waiter.list, &lock->wait_list);
788
789 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
790                 waiter.ww_ctx = MUTEX_POISON_WW_CTX;
791 #endif
792         } else {
793                 /* Add in stamp order, waking up waiters that must back off. */
794                 ret = __ww_mutex_add_waiter(&waiter, lock, ww_ctx);
795                 if (ret)
796                         goto err_early_backoff;
797
798                 waiter.ww_ctx = ww_ctx;
799         }
800
801         waiter.task = current;
802
803         if (__mutex_waiter_is_first(lock, &waiter))
804                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_WAITERS);
805
806         set_current_state(state);
807         for (;;) {
808                 /*
809                  * Once we hold wait_lock, we're serialized against
810                  * mutex_unlock() handing the lock off to us, do a trylock
811                  * before testing the error conditions to make sure we pick up
812                  * the handoff.
813                  */
814                 if (__mutex_trylock(lock))
815                         goto acquired;
816
817                 /*
818                  * Check for signals and wound conditions while holding
819                  * wait_lock. This ensures the lock cancellation is ordered
820                  * against mutex_unlock() and wake-ups do not go missing.
821                  */
822                 if (unlikely(signal_pending_state(state, current))) {
823                         ret = -EINTR;
824                         goto err;
825                 }
826
827                 if (use_ww_ctx && ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
828                         ret = __ww_mutex_lock_check_stamp(lock, &waiter, ww_ctx);
829                         if (ret)
830                                 goto err;
831                 }
832
833                 spin_unlock(&lock->wait_lock);
834                 schedule_preempt_disabled();
835
836                 /*
837                  * ww_mutex needs to always recheck its position since its waiter
838                  * list is not FIFO ordered.
839                  */
840                 if ((use_ww_ctx && ww_ctx) || !first) {
841                         first = __mutex_waiter_is_first(lock, &waiter);
842                         if (first)
843                                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_HANDOFF);
844                 }
845
846                 set_current_state(state);
847                 /*
848                  * Here we order against unlock; we must either see it change
849                  * state back to RUNNING and fall through the next schedule(),
850                  * or we must see its unlock and acquire.
851                  */
852                 if (__mutex_trylock(lock) ||
853                     (first && mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, &waiter)))
854                         break;
855
856                 spin_lock(&lock->wait_lock);
857         }
858         spin_lock(&lock->wait_lock);
859 acquired:
860         __set_current_state(TASK_RUNNING);
861
862         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
863         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
864                 __mutex_clear_flag(lock, MUTEX_FLAGS);
865
866         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
867
868 skip_wait:
869         /* got the lock - cleanup and rejoice! */
870         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
871
872         if (use_ww_ctx && ww_ctx)
873                 ww_mutex_set_context_slowpath(ww, ww_ctx);
874
875         spin_unlock(&lock->wait_lock);
876         preempt_enable();
877         return 0;
878
879 err:
880         __set_current_state(TASK_RUNNING);
881         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
882 err_early_backoff:
883         spin_unlock(&lock->wait_lock);
884         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
885         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
886         preempt_enable();
887         return ret;
888 }
889
890 static int __sched
891 __mutex_lock(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
892              struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip)
893 {
894         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, NULL, false);
895 }
896
897 static int __sched
898 __ww_mutex_lock(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
899                 struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
900                 struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
901 {
902         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, ww_ctx, true);
903 }
904
905 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
906 void __sched
907 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
908 {
909         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
910 }
911
912 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
913
914 void __sched
915 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
916 {
917         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, nest, _RET_IP_);
918 }
919 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
920
921 int __sched
922 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
923 {
924         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
925 }
926 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
927
928 int __sched
929 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
930 {
931         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
932 }
933 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
934
935 void __sched
936 mutex_lock_io_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
937 {
938         int token;
939
940         might_sleep();
941
942         token = io_schedule_prepare();
943         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
944                             subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
945         io_schedule_finish(token);
946 }
947 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_io_nested);
948
949 static inline int
950 ww_mutex_deadlock_injection(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
951 {
952 #ifdef CONFIG_DEBUG_WW_MUTEX_SLOWPATH
953         unsigned tmp;
954
955         if (ctx->deadlock_inject_countdown-- == 0) {
956                 tmp = ctx->deadlock_inject_interval;
957                 if (tmp > UINT_MAX/4)
958                         tmp = UINT_MAX;
959                 else
960                         tmp = tmp*2 + tmp + tmp/2;
961
962                 ctx->deadlock_inject_interval = tmp;
963                 ctx->deadlock_inject_countdown = tmp;
964                 ctx->contending_lock = lock;
965
966                 ww_mutex_unlock(lock);
967
968                 return -EDEADLK;
969         }
970 #endif
971
972         return 0;
973 }
974
975 int __sched
976 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
977 {
978         int ret;
979
980         might_sleep();
981         ret =  __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
982                                0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
983                                ctx);
984         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
985                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
986
987         return ret;
988 }
989 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock);
990
991 int __sched
992 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
993 {
994         int ret;
995
996         might_sleep();
997         ret = __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE,
998                               0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
999                               ctx);
1000
1001         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
1002                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
1003
1004         return ret;
1005 }
1006 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock_interruptible);
1007
1008 #endif
1009
1010 /*
1011  * Release the lock, slowpath:
1012  */
1013 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip)
1014 {
1015         struct task_struct *next = NULL;
1016         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
1017         unsigned long owner;
1018
1019         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
1020
1021         /*
1022          * Release the lock before (potentially) taking the spinlock such that
1023          * other contenders can get on with things ASAP.
1024          *
1025          * Except when HANDOFF, in that case we must not clear the owner field,
1026          * but instead set it to the top waiter.
1027          */
1028         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
1029         for (;;) {
1030                 unsigned long old;
1031
1032 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
1033                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
1034                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
1035 #endif
1036
1037                 if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
1038                         break;
1039
1040                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner,
1041                                                   __owner_flags(owner));
1042                 if (old == owner) {
1043                         if (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS)
1044                                 break;
1045
1046                         return;
1047                 }
1048
1049                 owner = old;
1050         }
1051
1052         spin_lock(&lock->wait_lock);
1053         debug_mutex_unlock(lock);
1054         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
1055                 /* get the first entry from the wait-list: */
1056                 struct mutex_waiter *waiter =
1057                         list_first_entry(&lock->wait_list,
1058                                          struct mutex_waiter, list);
1059
1060                 next = waiter->task;
1061
1062                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
1063                 wake_q_add(&wake_q, next);
1064         }
1065
1066         if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
1067                 __mutex_handoff(lock, next);
1068
1069         spin_unlock(&lock->wait_lock);
1070
1071         wake_up_q(&wake_q);
1072 }
1073
1074 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1075 /*
1076  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
1077  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
1078  */
1079 static noinline int __sched
1080 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock);
1081
1082 static noinline int __sched
1083 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock);
1084
1085 /**
1086  * mutex_lock_interruptible() - Acquire the mutex, interruptible by signals.
1087  * @lock: The mutex to be acquired.
1088  *
1089  * Lock the mutex like mutex_lock().  If a signal is delivered while the
1090  * process is sleeping, this function will return without acquiring the
1091  * mutex.
1092  *
1093  * Context: Process context.
1094  * Return: 0 if the lock was successfully acquired or %-EINTR if a
1095  * signal arrived.
1096  */
1097 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
1098 {
1099         might_sleep();
1100
1101         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1102                 return 0;
1103
1104         return __mutex_lock_interruptible_slowpath(lock);
1105 }
1106
1107 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
1108
1109 /**
1110  * mutex_lock_killable() - Acquire the mutex, interruptible by fatal signals.
1111  * @lock: The mutex to be acquired.
1112  *
1113  * Lock the mutex like mutex_lock().  If a signal which will be fatal to
1114  * the current process is delivered while the process is sleeping, this
1115  * function will return without acquiring the mutex.
1116  *
1117  * Context: Process context.
1118  * Return: 0 if the lock was successfully acquired or %-EINTR if a
1119  * fatal signal arrived.
1120  */
1121 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
1122 {
1123         might_sleep();
1124
1125         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1126                 return 0;
1127
1128         return __mutex_lock_killable_slowpath(lock);
1129 }
1130 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
1131
1132 /**
1133  * mutex_lock_io() - Acquire the mutex and mark the process as waiting for I/O
1134  * @lock: The mutex to be acquired.
1135  *
1136  * Lock the mutex like mutex_lock().  While the task is waiting for this
1137  * mutex, it will be accounted as being in the IO wait state by the
1138  * scheduler.
1139  *
1140  * Context: Process context.
1141  */
1142 void __sched mutex_lock_io(struct mutex *lock)
1143 {
1144         int token;
1145
1146         token = io_schedule_prepare();
1147         mutex_lock(lock);
1148         io_schedule_finish(token);
1149 }
1150 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_io);
1151
1152 static noinline void __sched
1153 __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock)
1154 {
1155         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1156 }
1157
1158 static noinline int __sched
1159 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock)
1160 {
1161         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1162 }
1163
1164 static noinline int __sched
1165 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock)
1166 {
1167         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1168 }
1169
1170 static noinline int __sched
1171 __ww_mutex_lock_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1172 {
1173         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL,
1174                                _RET_IP_, ctx);
1175 }
1176
1177 static noinline int __sched
1178 __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(struct ww_mutex *lock,
1179                                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
1180 {
1181         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL,
1182                                _RET_IP_, ctx);
1183 }
1184
1185 #endif
1186
1187 /**
1188  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
1189  * @lock: the mutex to be acquired
1190  *
1191  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
1192  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
1193  *
1194  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
1195  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
1196  * about this when converting semaphore users to mutexes.
1197  *
1198  * This function must not be used in interrupt context. The
1199  * mutex must be released by the same task that acquired it.
1200  */
1201 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
1202 {
1203         bool locked = __mutex_trylock(lock);
1204
1205         if (locked)
1206                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1207
1208         return locked;
1209 }
1210 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
1211
1212 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1213 int __sched
1214 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1215 {
1216         might_sleep();
1217
1218         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1219                 if (ctx)
1220                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1221                 return 0;
1222         }
1223
1224         return __ww_mutex_lock_slowpath(lock, ctx);
1225 }
1226 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock);
1227
1228 int __sched
1229 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1230 {
1231         might_sleep();
1232
1233         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1234                 if (ctx)
1235                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1236                 return 0;
1237         }
1238
1239         return __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(lock, ctx);
1240 }
1241 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock_interruptible);
1242
1243 #endif
1244
1245 /**
1246  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
1247  * @cnt: the atomic which we are to dec
1248  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
1249  *
1250  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
1251  */
1252 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
1253 {
1254         /* dec if we can't possibly hit 0 */
1255         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
1256                 return 0;
1257         /* we might hit 0, so take the lock */
1258         mutex_lock(lock);
1259         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
1260                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
1261                 mutex_unlock(lock);
1262                 return 0;
1263         }
1264         /* we hit 0, and we hold the lock */
1265         return 1;
1266 }
1267 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);