]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/locking/mutex.c
locking/ww_mutex: Extract stamp comparison to __ww_mutex_stamp_after()
[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 ww_mutex_lock_acquired(struct ww_mutex *ww,
245                                                    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  * After acquiring lock with fastpath or when we lost out in contested
293  * slowpath, set ctx and wake up any waiters so they can recheck.
294  */
295 static __always_inline void
296 ww_mutex_set_context_fastpath(struct ww_mutex *lock,
297                                struct ww_acquire_ctx *ctx)
298 {
299         unsigned long flags;
300         struct mutex_waiter *cur;
301
302         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
303
304         lock->ctx = ctx;
305
306         /*
307          * The lock->ctx update should be visible on all cores before
308          * the atomic read is done, otherwise contended waiters might be
309          * missed. The contended waiters will either see ww_ctx == NULL
310          * and keep spinning, or it will acquire wait_lock, add itself
311          * to waiter list and sleep.
312          */
313         smp_mb(); /* ^^^ */
314
315         /*
316          * Check if lock is contended, if not there is nobody to wake up
317          */
318         if (likely(!(atomic_long_read(&lock->base.owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS)))
319                 return;
320
321         /*
322          * Uh oh, we raced in fastpath, wake up everyone in this case,
323          * so they can see the new lock->ctx.
324          */
325         spin_lock_mutex(&lock->base.wait_lock, flags);
326         list_for_each_entry(cur, &lock->base.wait_list, list) {
327                 debug_mutex_wake_waiter(&lock->base, cur);
328                 wake_up_process(cur->task);
329         }
330         spin_unlock_mutex(&lock->base.wait_lock, flags);
331 }
332
333 /*
334  * After acquiring lock in the slowpath set ctx and wake up any
335  * waiters so they can recheck.
336  *
337  * Callers must hold the mutex wait_lock.
338  */
339 static __always_inline void
340 ww_mutex_set_context_slowpath(struct ww_mutex *lock,
341                               struct ww_acquire_ctx *ctx)
342 {
343         struct mutex_waiter *cur;
344
345         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
346         lock->ctx = ctx;
347
348         /*
349          * Give any possible sleeping processes the chance to wake up,
350          * so they can recheck if they have to back off.
351          */
352         list_for_each_entry(cur, &lock->base.wait_list, list) {
353                 debug_mutex_wake_waiter(&lock->base, cur);
354                 wake_up_process(cur->task);
355         }
356 }
357
358 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
359 /*
360  * Look out! "owner" is an entirely speculative pointer
361  * access and not reliable.
362  */
363 static noinline
364 bool mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct task_struct *owner)
365 {
366         bool ret = true;
367
368         rcu_read_lock();
369         while (__mutex_owner(lock) == owner) {
370                 /*
371                  * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_
372                  * checking lock->owner still matches owner. If that fails,
373                  * owner might point to freed memory. If it still matches,
374                  * the rcu_read_lock() ensures the memory stays valid.
375                  */
376                 barrier();
377
378                 /*
379                  * Use vcpu_is_preempted to detect lock holder preemption issue.
380                  */
381                 if (!owner->on_cpu || need_resched() ||
382                                 vcpu_is_preempted(task_cpu(owner))) {
383                         ret = false;
384                         break;
385                 }
386
387                 cpu_relax();
388         }
389         rcu_read_unlock();
390
391         return ret;
392 }
393
394 /*
395  * Initial check for entering the mutex spinning loop
396  */
397 static inline int mutex_can_spin_on_owner(struct mutex *lock)
398 {
399         struct task_struct *owner;
400         int retval = 1;
401
402         if (need_resched())
403                 return 0;
404
405         rcu_read_lock();
406         owner = __mutex_owner(lock);
407
408         /*
409          * As lock holder preemption issue, we both skip spinning if task is not
410          * on cpu or its cpu is preempted
411          */
412         if (owner)
413                 retval = owner->on_cpu && !vcpu_is_preempted(task_cpu(owner));
414         rcu_read_unlock();
415
416         /*
417          * If lock->owner is not set, the mutex has been released. Return true
418          * such that we'll trylock in the spin path, which is a faster option
419          * than the blocking slow path.
420          */
421         return retval;
422 }
423
424 /*
425  * Optimistic spinning.
426  *
427  * We try to spin for acquisition when we find that the lock owner
428  * is currently running on a (different) CPU and while we don't
429  * need to reschedule. The rationale is that if the lock owner is
430  * running, it is likely to release the lock soon.
431  *
432  * The mutex spinners are queued up using MCS lock so that only one
433  * spinner can compete for the mutex. However, if mutex spinning isn't
434  * going to happen, there is no point in going through the lock/unlock
435  * overhead.
436  *
437  * Returns true when the lock was taken, otherwise false, indicating
438  * that we need to jump to the slowpath and sleep.
439  *
440  * The waiter flag is set to true if the spinner is a waiter in the wait
441  * queue. The waiter-spinner will spin on the lock directly and concurrently
442  * with the spinner at the head of the OSQ, if present, until the owner is
443  * changed to itself.
444  */
445 static bool mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock,
446                                   struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
447                                   const bool use_ww_ctx, const bool waiter)
448 {
449         if (!waiter) {
450                 /*
451                  * The purpose of the mutex_can_spin_on_owner() function is
452                  * to eliminate the overhead of osq_lock() and osq_unlock()
453                  * in case spinning isn't possible. As a waiter-spinner
454                  * is not going to take OSQ lock anyway, there is no need
455                  * to call mutex_can_spin_on_owner().
456                  */
457                 if (!mutex_can_spin_on_owner(lock))
458                         goto fail;
459
460                 /*
461                  * In order to avoid a stampede of mutex spinners trying to
462                  * acquire the mutex all at once, the spinners need to take a
463                  * MCS (queued) lock first before spinning on the owner field.
464                  */
465                 if (!osq_lock(&lock->osq))
466                         goto fail;
467         }
468
469         for (;;) {
470                 struct task_struct *owner;
471
472                 if (use_ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
473                         struct ww_mutex *ww;
474
475                         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
476                         /*
477                          * If ww->ctx is set the contents are undefined, only
478                          * by acquiring wait_lock there is a guarantee that
479                          * they are not invalid when reading.
480                          *
481                          * As such, when deadlock detection needs to be
482                          * performed the optimistic spinning cannot be done.
483                          */
484                         if (READ_ONCE(ww->ctx))
485                                 goto fail_unlock;
486                 }
487
488                 /* Try to acquire the mutex... */
489                 owner = __mutex_trylock_or_owner(lock);
490                 if (!owner)
491                         break;
492
493                 /*
494                  * There's an owner, wait for it to either
495                  * release the lock or go to sleep.
496                  */
497                 if (!mutex_spin_on_owner(lock, owner))
498                         goto fail_unlock;
499
500                 /*
501                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
502                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
503                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
504                  * values at the cost of a few extra spins.
505                  */
506                 cpu_relax();
507         }
508
509         if (!waiter)
510                 osq_unlock(&lock->osq);
511
512         return true;
513
514
515 fail_unlock:
516         if (!waiter)
517                 osq_unlock(&lock->osq);
518
519 fail:
520         /*
521          * If we fell out of the spin path because of need_resched(),
522          * reschedule now, before we try-lock the mutex. This avoids getting
523          * scheduled out right after we obtained the mutex.
524          */
525         if (need_resched()) {
526                 /*
527                  * We _should_ have TASK_RUNNING here, but just in case
528                  * we do not, make it so, otherwise we might get stuck.
529                  */
530                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
531                 schedule_preempt_disabled();
532         }
533
534         return false;
535 }
536 #else
537 static bool mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock,
538                                   struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
539                                   const bool use_ww_ctx, const bool waiter)
540 {
541         return false;
542 }
543 #endif
544
545 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip);
546
547 /**
548  * mutex_unlock - release the mutex
549  * @lock: the mutex to be released
550  *
551  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously.
552  *
553  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
554  * of a not locked mutex is not allowed.
555  *
556  * This function is similar to (but not equivalent to) up().
557  */
558 void __sched mutex_unlock(struct mutex *lock)
559 {
560 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
561         if (__mutex_unlock_fast(lock))
562                 return;
563 #endif
564         __mutex_unlock_slowpath(lock, _RET_IP_);
565 }
566 EXPORT_SYMBOL(mutex_unlock);
567
568 /**
569  * ww_mutex_unlock - release the w/w mutex
570  * @lock: the mutex to be released
571  *
572  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously with any of the
573  * ww_mutex_lock* functions (with or without an acquire context). It is
574  * forbidden to release the locks after releasing the acquire context.
575  *
576  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
577  * of a unlocked mutex is not allowed.
578  */
579 void __sched ww_mutex_unlock(struct ww_mutex *lock)
580 {
581         /*
582          * The unlocking fastpath is the 0->1 transition from 'locked'
583          * into 'unlocked' state:
584          */
585         if (lock->ctx) {
586 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
587                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(!lock->ctx->acquired);
588 #endif
589                 if (lock->ctx->acquired > 0)
590                         lock->ctx->acquired--;
591                 lock->ctx = NULL;
592         }
593
594         mutex_unlock(&lock->base);
595 }
596 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_unlock);
597
598 static inline int __sched
599 __ww_mutex_lock_check_stamp(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
600 {
601         struct ww_mutex *ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
602         struct ww_acquire_ctx *hold_ctx = READ_ONCE(ww->ctx);
603
604         if (!hold_ctx)
605                 return 0;
606
607         if (__ww_ctx_stamp_after(ctx, hold_ctx)) {
608 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
609                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ctx->contending_lock);
610                 ctx->contending_lock = ww;
611 #endif
612                 return -EDEADLK;
613         }
614
615         return 0;
616 }
617
618 /*
619  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
620  */
621 static __always_inline int __sched
622 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
623                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
624                     struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, const bool use_ww_ctx)
625 {
626         struct mutex_waiter waiter;
627         unsigned long flags;
628         bool first = false;
629         struct ww_mutex *ww;
630         int ret;
631
632         if (use_ww_ctx) {
633                 ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
634                 if (unlikely(ww_ctx == READ_ONCE(ww->ctx)))
635                         return -EALREADY;
636         }
637
638         preempt_disable();
639         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
640
641         if (__mutex_trylock(lock) ||
642             mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, false)) {
643                 /* got the lock, yay! */
644                 lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
645                 if (use_ww_ctx)
646                         ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
647                 preempt_enable();
648                 return 0;
649         }
650
651         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
652         /*
653          * After waiting to acquire the wait_lock, try again.
654          */
655         if (__mutex_trylock(lock))
656                 goto skip_wait;
657
658         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
659         debug_mutex_add_waiter(lock, &waiter, current);
660
661         /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
662         list_add_tail(&waiter.list, &lock->wait_list);
663         waiter.task = current;
664
665         if (__mutex_waiter_is_first(lock, &waiter))
666                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_WAITERS);
667
668         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
669
670         set_current_state(state);
671         for (;;) {
672                 /*
673                  * Once we hold wait_lock, we're serialized against
674                  * mutex_unlock() handing the lock off to us, do a trylock
675                  * before testing the error conditions to make sure we pick up
676                  * the handoff.
677                  */
678                 if (__mutex_trylock(lock))
679                         goto acquired;
680
681                 /*
682                  * Check for signals and wound conditions while holding
683                  * wait_lock. This ensures the lock cancellation is ordered
684                  * against mutex_unlock() and wake-ups do not go missing.
685                  */
686                 if (unlikely(signal_pending_state(state, current))) {
687                         ret = -EINTR;
688                         goto err;
689                 }
690
691                 if (use_ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
692                         ret = __ww_mutex_lock_check_stamp(lock, ww_ctx);
693                         if (ret)
694                                 goto err;
695                 }
696
697                 spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
698                 schedule_preempt_disabled();
699
700                 if (!first && __mutex_waiter_is_first(lock, &waiter)) {
701                         first = true;
702                         __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_HANDOFF);
703                 }
704
705                 set_current_state(state);
706                 /*
707                  * Here we order against unlock; we must either see it change
708                  * state back to RUNNING and fall through the next schedule(),
709                  * or we must see its unlock and acquire.
710                  */
711                 if (__mutex_trylock(lock) ||
712                     (first && mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, true)))
713                         break;
714
715                 spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
716         }
717         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
718 acquired:
719         __set_current_state(TASK_RUNNING);
720
721         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
722         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
723                 __mutex_clear_flag(lock, MUTEX_FLAGS);
724
725         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
726
727 skip_wait:
728         /* got the lock - cleanup and rejoice! */
729         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
730
731         if (use_ww_ctx)
732                 ww_mutex_set_context_slowpath(ww, ww_ctx);
733
734         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
735         preempt_enable();
736         return 0;
737
738 err:
739         __set_current_state(TASK_RUNNING);
740         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
741         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
742         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
743         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
744         preempt_enable();
745         return ret;
746 }
747
748 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
749 void __sched
750 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
751 {
752         might_sleep();
753         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
754                             subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
755 }
756
757 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
758
759 void __sched
760 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
761 {
762         might_sleep();
763         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
764                             0, nest, _RET_IP_, NULL, 0);
765 }
766 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
767
768 int __sched
769 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
770 {
771         might_sleep();
772         return __mutex_lock_common(lock, TASK_KILLABLE,
773                                    subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
774 }
775 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
776
777 int __sched
778 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
779 {
780         might_sleep();
781         return __mutex_lock_common(lock, TASK_INTERRUPTIBLE,
782                                    subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
783 }
784 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
785
786 static inline int
787 ww_mutex_deadlock_injection(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
788 {
789 #ifdef CONFIG_DEBUG_WW_MUTEX_SLOWPATH
790         unsigned tmp;
791
792         if (ctx->deadlock_inject_countdown-- == 0) {
793                 tmp = ctx->deadlock_inject_interval;
794                 if (tmp > UINT_MAX/4)
795                         tmp = UINT_MAX;
796                 else
797                         tmp = tmp*2 + tmp + tmp/2;
798
799                 ctx->deadlock_inject_interval = tmp;
800                 ctx->deadlock_inject_countdown = tmp;
801                 ctx->contending_lock = lock;
802
803                 ww_mutex_unlock(lock);
804
805                 return -EDEADLK;
806         }
807 #endif
808
809         return 0;
810 }
811
812 int __sched
813 __ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
814 {
815         int ret;
816
817         might_sleep();
818         ret =  __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
819                                    0, &ctx->dep_map, _RET_IP_, ctx, 1);
820         if (!ret && ctx->acquired > 1)
821                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
822
823         return ret;
824 }
825 EXPORT_SYMBOL_GPL(__ww_mutex_lock);
826
827 int __sched
828 __ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
829 {
830         int ret;
831
832         might_sleep();
833         ret = __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE,
834                                   0, &ctx->dep_map, _RET_IP_, ctx, 1);
835
836         if (!ret && ctx->acquired > 1)
837                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
838
839         return ret;
840 }
841 EXPORT_SYMBOL_GPL(__ww_mutex_lock_interruptible);
842
843 #endif
844
845 /*
846  * Release the lock, slowpath:
847  */
848 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip)
849 {
850         struct task_struct *next = NULL;
851         unsigned long owner, flags;
852         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
853
854         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
855
856         /*
857          * Release the lock before (potentially) taking the spinlock such that
858          * other contenders can get on with things ASAP.
859          *
860          * Except when HANDOFF, in that case we must not clear the owner field,
861          * but instead set it to the top waiter.
862          */
863         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
864         for (;;) {
865                 unsigned long old;
866
867 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
868                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
869                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
870 #endif
871
872                 if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
873                         break;
874
875                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner,
876                                                   __owner_flags(owner));
877                 if (old == owner) {
878                         if (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS)
879                                 break;
880
881                         return;
882                 }
883
884                 owner = old;
885         }
886
887         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
888         debug_mutex_unlock(lock);
889         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
890                 /* get the first entry from the wait-list: */
891                 struct mutex_waiter *waiter =
892                         list_first_entry(&lock->wait_list,
893                                          struct mutex_waiter, list);
894
895                 next = waiter->task;
896
897                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
898                 wake_q_add(&wake_q, next);
899         }
900
901         if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
902                 __mutex_handoff(lock, next);
903
904         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
905
906         wake_up_q(&wake_q);
907 }
908
909 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
910 /*
911  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
912  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
913  */
914 static noinline int __sched
915 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock);
916
917 static noinline int __sched
918 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock);
919
920 /**
921  * mutex_lock_interruptible - acquire the mutex, interruptible
922  * @lock: the mutex to be acquired
923  *
924  * Lock the mutex like mutex_lock(), and return 0 if the mutex has
925  * been acquired or sleep until the mutex becomes available. If a
926  * signal arrives while waiting for the lock then this function
927  * returns -EINTR.
928  *
929  * This function is similar to (but not equivalent to) down_interruptible().
930  */
931 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
932 {
933         might_sleep();
934
935         if (__mutex_trylock_fast(lock))
936                 return 0;
937
938         return __mutex_lock_interruptible_slowpath(lock);
939 }
940
941 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
942
943 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
944 {
945         might_sleep();
946
947         if (__mutex_trylock_fast(lock))
948                 return 0;
949
950         return __mutex_lock_killable_slowpath(lock);
951 }
952 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
953
954 static noinline void __sched
955 __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock)
956 {
957         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0,
958                             NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
959 }
960
961 static noinline int __sched
962 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock)
963 {
964         return __mutex_lock_common(lock, TASK_KILLABLE, 0,
965                                    NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
966 }
967
968 static noinline int __sched
969 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock)
970 {
971         return __mutex_lock_common(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0,
972                                    NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
973 }
974
975 static noinline int __sched
976 __ww_mutex_lock_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
977 {
978         return __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0,
979                                    NULL, _RET_IP_, ctx, 1);
980 }
981
982 static noinline int __sched
983 __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(struct ww_mutex *lock,
984                                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
985 {
986         return __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE, 0,
987                                    NULL, _RET_IP_, ctx, 1);
988 }
989
990 #endif
991
992 /**
993  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
994  * @lock: the mutex to be acquired
995  *
996  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
997  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
998  *
999  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
1000  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
1001  * about this when converting semaphore users to mutexes.
1002  *
1003  * This function must not be used in interrupt context. The
1004  * mutex must be released by the same task that acquired it.
1005  */
1006 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
1007 {
1008         bool locked = __mutex_trylock(lock);
1009
1010         if (locked)
1011                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1012
1013         return locked;
1014 }
1015 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
1016
1017 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1018 int __sched
1019 __ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1020 {
1021         might_sleep();
1022
1023         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1024                 ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1025                 return 0;
1026         }
1027
1028         return __ww_mutex_lock_slowpath(lock, ctx);
1029 }
1030 EXPORT_SYMBOL(__ww_mutex_lock);
1031
1032 int __sched
1033 __ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1034 {
1035         might_sleep();
1036
1037         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1038                 ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1039                 return 0;
1040         }
1041
1042         return __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(lock, ctx);
1043 }
1044 EXPORT_SYMBOL(__ww_mutex_lock_interruptible);
1045
1046 #endif
1047
1048 /**
1049  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
1050  * @cnt: the atomic which we are to dec
1051  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
1052  *
1053  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
1054  */
1055 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
1056 {
1057         /* dec if we can't possibly hit 0 */
1058         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
1059                 return 0;
1060         /* we might hit 0, so take the lock */
1061         mutex_lock(lock);
1062         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
1063                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
1064                 mutex_unlock(lock);
1065                 return 0;
1066         }
1067         /* we hit 0, and we hold the lock */
1068         return 1;
1069 }
1070 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);