]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/locking/mutex.c
locking/ww_mutex: Re-check ww->ctx in the inner optimistic spin loop
[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         unsigned long flags;
329
330         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
331
332         lock->ctx = ctx;
333
334         /*
335          * The lock->ctx update should be visible on all cores before
336          * the atomic read is done, otherwise contended waiters might be
337          * missed. The contended waiters will either see ww_ctx == NULL
338          * and keep spinning, or it will acquire wait_lock, add itself
339          * to waiter list and sleep.
340          */
341         smp_mb(); /* ^^^ */
342
343         /*
344          * Check if lock is contended, if not there is nobody to wake up
345          */
346         if (likely(!(atomic_long_read(&lock->base.owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS)))
347                 return;
348
349         /*
350          * Uh oh, we raced in fastpath, wake up everyone in this case,
351          * so they can see the new lock->ctx.
352          */
353         spin_lock_mutex(&lock->base.wait_lock, flags);
354         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(&lock->base, ctx);
355         spin_unlock_mutex(&lock->base.wait_lock, flags);
356 }
357
358 /*
359  * After acquiring lock in the slowpath set ctx.
360  *
361  * Unlike for the fast path, the caller ensures that waiters are woken up where
362  * necessary.
363  *
364  * Callers must hold the mutex wait_lock.
365  */
366 static __always_inline void
367 ww_mutex_set_context_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
368 {
369         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
370         lock->ctx = ctx;
371 }
372
373 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
374 /*
375  * Look out! "owner" is an entirely speculative pointer access and not
376  * reliable.
377  *
378  * "noinline" so that this function shows up on perf profiles.
379  */
380 static noinline
381 bool mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct task_struct *owner,
382                          struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
383 {
384         bool ret = true;
385
386         rcu_read_lock();
387         while (__mutex_owner(lock) == owner) {
388                 /*
389                  * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_
390                  * checking lock->owner still matches owner. If that fails,
391                  * owner might point to freed memory. If it still matches,
392                  * the rcu_read_lock() ensures the memory stays valid.
393                  */
394                 barrier();
395
396                 /*
397                  * Use vcpu_is_preempted to detect lock holder preemption issue.
398                  */
399                 if (!owner->on_cpu || need_resched() ||
400                                 vcpu_is_preempted(task_cpu(owner))) {
401                         ret = false;
402                         break;
403                 }
404
405                 if (ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
406                         struct ww_mutex *ww;
407
408                         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
409
410                         /*
411                          * If ww->ctx is set the contents are undefined, only
412                          * by acquiring wait_lock there is a guarantee that
413                          * they are not invalid when reading.
414                          *
415                          * As such, when deadlock detection needs to be
416                          * performed the optimistic spinning cannot be done.
417                          *
418                          * Check this in every inner iteration because we may
419                          * be racing against another thread's ww_mutex_lock.
420                          */
421                         if (READ_ONCE(ww->ctx)) {
422                                 ret = false;
423                                 break;
424                         }
425                 }
426
427                 cpu_relax();
428         }
429         rcu_read_unlock();
430
431         return ret;
432 }
433
434 /*
435  * Initial check for entering the mutex spinning loop
436  */
437 static inline int mutex_can_spin_on_owner(struct mutex *lock)
438 {
439         struct task_struct *owner;
440         int retval = 1;
441
442         if (need_resched())
443                 return 0;
444
445         rcu_read_lock();
446         owner = __mutex_owner(lock);
447
448         /*
449          * As lock holder preemption issue, we both skip spinning if task is not
450          * on cpu or its cpu is preempted
451          */
452         if (owner)
453                 retval = owner->on_cpu && !vcpu_is_preempted(task_cpu(owner));
454         rcu_read_unlock();
455
456         /*
457          * If lock->owner is not set, the mutex has been released. Return true
458          * such that we'll trylock in the spin path, which is a faster option
459          * than the blocking slow path.
460          */
461         return retval;
462 }
463
464 /*
465  * Optimistic spinning.
466  *
467  * We try to spin for acquisition when we find that the lock owner
468  * is currently running on a (different) CPU and while we don't
469  * need to reschedule. The rationale is that if the lock owner is
470  * running, it is likely to release the lock soon.
471  *
472  * The mutex spinners are queued up using MCS lock so that only one
473  * spinner can compete for the mutex. However, if mutex spinning isn't
474  * going to happen, there is no point in going through the lock/unlock
475  * overhead.
476  *
477  * Returns true when the lock was taken, otherwise false, indicating
478  * that we need to jump to the slowpath and sleep.
479  *
480  * The waiter flag is set to true if the spinner is a waiter in the wait
481  * queue. The waiter-spinner will spin on the lock directly and concurrently
482  * with the spinner at the head of the OSQ, if present, until the owner is
483  * changed to itself.
484  */
485 static __always_inline bool
486 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
487                       const bool use_ww_ctx, const bool waiter)
488 {
489         if (!waiter) {
490                 /*
491                  * The purpose of the mutex_can_spin_on_owner() function is
492                  * to eliminate the overhead of osq_lock() and osq_unlock()
493                  * in case spinning isn't possible. As a waiter-spinner
494                  * is not going to take OSQ lock anyway, there is no need
495                  * to call mutex_can_spin_on_owner().
496                  */
497                 if (!mutex_can_spin_on_owner(lock))
498                         goto fail;
499
500                 /*
501                  * In order to avoid a stampede of mutex spinners trying to
502                  * acquire the mutex all at once, the spinners need to take a
503                  * MCS (queued) lock first before spinning on the owner field.
504                  */
505                 if (!osq_lock(&lock->osq))
506                         goto fail;
507         }
508
509         for (;;) {
510                 struct task_struct *owner;
511
512                 /* Try to acquire the mutex... */
513                 owner = __mutex_trylock_or_owner(lock);
514                 if (!owner)
515                         break;
516
517                 /*
518                  * There's an owner, wait for it to either
519                  * release the lock or go to sleep.
520                  */
521                 if (!mutex_spin_on_owner(lock, owner, ww_ctx))
522                         goto fail_unlock;
523
524                 /*
525                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
526                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
527                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
528                  * values at the cost of a few extra spins.
529                  */
530                 cpu_relax();
531         }
532
533         if (!waiter)
534                 osq_unlock(&lock->osq);
535
536         return true;
537
538
539 fail_unlock:
540         if (!waiter)
541                 osq_unlock(&lock->osq);
542
543 fail:
544         /*
545          * If we fell out of the spin path because of need_resched(),
546          * reschedule now, before we try-lock the mutex. This avoids getting
547          * scheduled out right after we obtained the mutex.
548          */
549         if (need_resched()) {
550                 /*
551                  * We _should_ have TASK_RUNNING here, but just in case
552                  * we do not, make it so, otherwise we might get stuck.
553                  */
554                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
555                 schedule_preempt_disabled();
556         }
557
558         return false;
559 }
560 #else
561 static __always_inline bool
562 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
563                       const bool use_ww_ctx, const bool waiter)
564 {
565         return false;
566 }
567 #endif
568
569 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip);
570
571 /**
572  * mutex_unlock - release the mutex
573  * @lock: the mutex to be released
574  *
575  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously.
576  *
577  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
578  * of a not locked mutex is not allowed.
579  *
580  * This function is similar to (but not equivalent to) up().
581  */
582 void __sched mutex_unlock(struct mutex *lock)
583 {
584 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
585         if (__mutex_unlock_fast(lock))
586                 return;
587 #endif
588         __mutex_unlock_slowpath(lock, _RET_IP_);
589 }
590 EXPORT_SYMBOL(mutex_unlock);
591
592 /**
593  * ww_mutex_unlock - release the w/w mutex
594  * @lock: the mutex to be released
595  *
596  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously with any of the
597  * ww_mutex_lock* functions (with or without an acquire context). It is
598  * forbidden to release the locks after releasing the acquire context.
599  *
600  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
601  * of a unlocked mutex is not allowed.
602  */
603 void __sched ww_mutex_unlock(struct ww_mutex *lock)
604 {
605         /*
606          * The unlocking fastpath is the 0->1 transition from 'locked'
607          * into 'unlocked' state:
608          */
609         if (lock->ctx) {
610 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
611                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(!lock->ctx->acquired);
612 #endif
613                 if (lock->ctx->acquired > 0)
614                         lock->ctx->acquired--;
615                 lock->ctx = NULL;
616         }
617
618         mutex_unlock(&lock->base);
619 }
620 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_unlock);
621
622 static inline int __sched
623 __ww_mutex_lock_check_stamp(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter,
624                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
625 {
626         struct ww_mutex *ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
627         struct ww_acquire_ctx *hold_ctx = READ_ONCE(ww->ctx);
628         struct mutex_waiter *cur;
629
630         if (hold_ctx && __ww_ctx_stamp_after(ctx, hold_ctx))
631                 goto deadlock;
632
633         /*
634          * If there is a waiter in front of us that has a context, then its
635          * stamp is earlier than ours and we must back off.
636          */
637         cur = waiter;
638         list_for_each_entry_continue_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
639                 if (cur->ww_ctx)
640                         goto deadlock;
641         }
642
643         return 0;
644
645 deadlock:
646 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
647         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ctx->contending_lock);
648         ctx->contending_lock = ww;
649 #endif
650         return -EDEADLK;
651 }
652
653 static inline int __sched
654 __ww_mutex_add_waiter(struct mutex_waiter *waiter,
655                       struct mutex *lock,
656                       struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
657 {
658         struct mutex_waiter *cur;
659         struct list_head *pos;
660
661         if (!ww_ctx) {
662                 list_add_tail(&waiter->list, &lock->wait_list);
663                 return 0;
664         }
665
666         /*
667          * Add the waiter before the first waiter with a higher stamp.
668          * Waiters without a context are skipped to avoid starving
669          * them.
670          */
671         pos = &lock->wait_list;
672         list_for_each_entry_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
673                 if (!cur->ww_ctx)
674                         continue;
675
676                 if (__ww_ctx_stamp_after(ww_ctx, cur->ww_ctx)) {
677                         /* Back off immediately if necessary. */
678                         if (ww_ctx->acquired > 0) {
679 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
680                                 struct ww_mutex *ww;
681
682                                 ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
683                                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock);
684                                 ww_ctx->contending_lock = ww;
685 #endif
686                                 return -EDEADLK;
687                         }
688
689                         break;
690                 }
691
692                 pos = &cur->list;
693
694                 /*
695                  * Wake up the waiter so that it gets a chance to back
696                  * off.
697                  */
698                 if (cur->ww_ctx->acquired > 0) {
699                         debug_mutex_wake_waiter(lock, cur);
700                         wake_up_process(cur->task);
701                 }
702         }
703
704         list_add_tail(&waiter->list, pos);
705         return 0;
706 }
707
708 /*
709  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
710  */
711 static __always_inline int __sched
712 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
713                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
714                     struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, const bool use_ww_ctx)
715 {
716         struct mutex_waiter waiter;
717         unsigned long flags;
718         bool first = false;
719         struct ww_mutex *ww;
720         int ret;
721
722         might_sleep();
723
724         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
725         if (use_ww_ctx && ww_ctx) {
726                 if (unlikely(ww_ctx == READ_ONCE(ww->ctx)))
727                         return -EALREADY;
728         }
729
730         preempt_disable();
731         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
732
733         if (__mutex_trylock(lock) ||
734             mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, false)) {
735                 /* got the lock, yay! */
736                 lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
737                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
738                         ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
739                 preempt_enable();
740                 return 0;
741         }
742
743         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
744         /*
745          * After waiting to acquire the wait_lock, try again.
746          */
747         if (__mutex_trylock(lock)) {
748                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
749                         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(lock, ww_ctx);
750
751                 goto skip_wait;
752         }
753
754         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
755         debug_mutex_add_waiter(lock, &waiter, current);
756
757         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
758
759         if (!use_ww_ctx) {
760                 /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
761                 list_add_tail(&waiter.list, &lock->wait_list);
762         } else {
763                 /* Add in stamp order, waking up waiters that must back off. */
764                 ret = __ww_mutex_add_waiter(&waiter, lock, ww_ctx);
765                 if (ret)
766                         goto err_early_backoff;
767
768                 waiter.ww_ctx = ww_ctx;
769         }
770
771         waiter.task = current;
772
773         if (__mutex_waiter_is_first(lock, &waiter))
774                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_WAITERS);
775
776         set_current_state(state);
777         for (;;) {
778                 /*
779                  * Once we hold wait_lock, we're serialized against
780                  * mutex_unlock() handing the lock off to us, do a trylock
781                  * before testing the error conditions to make sure we pick up
782                  * the handoff.
783                  */
784                 if (__mutex_trylock(lock))
785                         goto acquired;
786
787                 /*
788                  * Check for signals and wound conditions while holding
789                  * wait_lock. This ensures the lock cancellation is ordered
790                  * against mutex_unlock() and wake-ups do not go missing.
791                  */
792                 if (unlikely(signal_pending_state(state, current))) {
793                         ret = -EINTR;
794                         goto err;
795                 }
796
797                 if (use_ww_ctx && ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
798                         ret = __ww_mutex_lock_check_stamp(lock, &waiter, ww_ctx);
799                         if (ret)
800                                 goto err;
801                 }
802
803                 spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
804                 schedule_preempt_disabled();
805
806                 /*
807                  * ww_mutex needs to always recheck its position since its waiter
808                  * list is not FIFO ordered.
809                  */
810                 if ((use_ww_ctx && ww_ctx) || !first) {
811                         first = __mutex_waiter_is_first(lock, &waiter);
812                         if (first)
813                                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_HANDOFF);
814                 }
815
816                 set_current_state(state);
817                 /*
818                  * Here we order against unlock; we must either see it change
819                  * state back to RUNNING and fall through the next schedule(),
820                  * or we must see its unlock and acquire.
821                  */
822                 if (__mutex_trylock(lock) ||
823                     (first && mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, true)))
824                         break;
825
826                 spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
827         }
828         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
829 acquired:
830         __set_current_state(TASK_RUNNING);
831
832         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
833         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
834                 __mutex_clear_flag(lock, MUTEX_FLAGS);
835
836         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
837
838 skip_wait:
839         /* got the lock - cleanup and rejoice! */
840         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
841
842         if (use_ww_ctx && ww_ctx)
843                 ww_mutex_set_context_slowpath(ww, ww_ctx);
844
845         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
846         preempt_enable();
847         return 0;
848
849 err:
850         __set_current_state(TASK_RUNNING);
851         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
852 err_early_backoff:
853         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
854         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
855         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
856         preempt_enable();
857         return ret;
858 }
859
860 static int __sched
861 __mutex_lock(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
862              struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip)
863 {
864         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, NULL, false);
865 }
866
867 static int __sched
868 __ww_mutex_lock(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
869                 struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
870                 struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
871 {
872         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, ww_ctx, true);
873 }
874
875 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
876 void __sched
877 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
878 {
879         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
880 }
881
882 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
883
884 void __sched
885 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
886 {
887         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, nest, _RET_IP_);
888 }
889 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
890
891 int __sched
892 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
893 {
894         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
895 }
896 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
897
898 int __sched
899 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
900 {
901         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
902 }
903 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
904
905 static inline int
906 ww_mutex_deadlock_injection(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
907 {
908 #ifdef CONFIG_DEBUG_WW_MUTEX_SLOWPATH
909         unsigned tmp;
910
911         if (ctx->deadlock_inject_countdown-- == 0) {
912                 tmp = ctx->deadlock_inject_interval;
913                 if (tmp > UINT_MAX/4)
914                         tmp = UINT_MAX;
915                 else
916                         tmp = tmp*2 + tmp + tmp/2;
917
918                 ctx->deadlock_inject_interval = tmp;
919                 ctx->deadlock_inject_countdown = tmp;
920                 ctx->contending_lock = lock;
921
922                 ww_mutex_unlock(lock);
923
924                 return -EDEADLK;
925         }
926 #endif
927
928         return 0;
929 }
930
931 int __sched
932 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
933 {
934         int ret;
935
936         might_sleep();
937         ret =  __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
938                                0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
939                                ctx);
940         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
941                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
942
943         return ret;
944 }
945 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock);
946
947 int __sched
948 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
949 {
950         int ret;
951
952         might_sleep();
953         ret = __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE,
954                               0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
955                               ctx);
956
957         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
958                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
959
960         return ret;
961 }
962 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock_interruptible);
963
964 #endif
965
966 /*
967  * Release the lock, slowpath:
968  */
969 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip)
970 {
971         struct task_struct *next = NULL;
972         unsigned long owner, flags;
973         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
974
975         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
976
977         /*
978          * Release the lock before (potentially) taking the spinlock such that
979          * other contenders can get on with things ASAP.
980          *
981          * Except when HANDOFF, in that case we must not clear the owner field,
982          * but instead set it to the top waiter.
983          */
984         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
985         for (;;) {
986                 unsigned long old;
987
988 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
989                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
990                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
991 #endif
992
993                 if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
994                         break;
995
996                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner,
997                                                   __owner_flags(owner));
998                 if (old == owner) {
999                         if (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS)
1000                                 break;
1001
1002                         return;
1003                 }
1004
1005                 owner = old;
1006         }
1007
1008         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
1009         debug_mutex_unlock(lock);
1010         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
1011                 /* get the first entry from the wait-list: */
1012                 struct mutex_waiter *waiter =
1013                         list_first_entry(&lock->wait_list,
1014                                          struct mutex_waiter, list);
1015
1016                 next = waiter->task;
1017
1018                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
1019                 wake_q_add(&wake_q, next);
1020         }
1021
1022         if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
1023                 __mutex_handoff(lock, next);
1024
1025         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
1026
1027         wake_up_q(&wake_q);
1028 }
1029
1030 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1031 /*
1032  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
1033  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
1034  */
1035 static noinline int __sched
1036 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock);
1037
1038 static noinline int __sched
1039 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock);
1040
1041 /**
1042  * mutex_lock_interruptible - acquire the mutex, interruptible
1043  * @lock: the mutex to be acquired
1044  *
1045  * Lock the mutex like mutex_lock(), and return 0 if the mutex has
1046  * been acquired or sleep until the mutex becomes available. If a
1047  * signal arrives while waiting for the lock then this function
1048  * returns -EINTR.
1049  *
1050  * This function is similar to (but not equivalent to) down_interruptible().
1051  */
1052 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
1053 {
1054         might_sleep();
1055
1056         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1057                 return 0;
1058
1059         return __mutex_lock_interruptible_slowpath(lock);
1060 }
1061
1062 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
1063
1064 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
1065 {
1066         might_sleep();
1067
1068         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1069                 return 0;
1070
1071         return __mutex_lock_killable_slowpath(lock);
1072 }
1073 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
1074
1075 static noinline void __sched
1076 __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock)
1077 {
1078         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1079 }
1080
1081 static noinline int __sched
1082 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock)
1083 {
1084         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1085 }
1086
1087 static noinline int __sched
1088 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock)
1089 {
1090         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1091 }
1092
1093 static noinline int __sched
1094 __ww_mutex_lock_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1095 {
1096         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL,
1097                                _RET_IP_, ctx);
1098 }
1099
1100 static noinline int __sched
1101 __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(struct ww_mutex *lock,
1102                                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
1103 {
1104         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL,
1105                                _RET_IP_, ctx);
1106 }
1107
1108 #endif
1109
1110 /**
1111  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
1112  * @lock: the mutex to be acquired
1113  *
1114  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
1115  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
1116  *
1117  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
1118  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
1119  * about this when converting semaphore users to mutexes.
1120  *
1121  * This function must not be used in interrupt context. The
1122  * mutex must be released by the same task that acquired it.
1123  */
1124 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
1125 {
1126         bool locked = __mutex_trylock(lock);
1127
1128         if (locked)
1129                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1130
1131         return locked;
1132 }
1133 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
1134
1135 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1136 int __sched
1137 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1138 {
1139         might_sleep();
1140
1141         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1142                 if (ctx)
1143                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1144                 return 0;
1145         }
1146
1147         return __ww_mutex_lock_slowpath(lock, ctx);
1148 }
1149 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock);
1150
1151 int __sched
1152 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1153 {
1154         might_sleep();
1155
1156         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1157                 if (ctx)
1158                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1159                 return 0;
1160         }
1161
1162         return __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(lock, ctx);
1163 }
1164 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock_interruptible);
1165
1166 #endif
1167
1168 /**
1169  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
1170  * @cnt: the atomic which we are to dec
1171  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
1172  *
1173  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
1174  */
1175 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
1176 {
1177         /* dec if we can't possibly hit 0 */
1178         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
1179                 return 0;
1180         /* we might hit 0, so take the lock */
1181         mutex_lock(lock);
1182         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
1183                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
1184                 mutex_unlock(lock);
1185                 return 0;
1186         }
1187         /* we hit 0, and we hold the lock */
1188         return 1;
1189 }
1190 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);