]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/locking/mutex.c
locking/ww_mutex: Optimize ww-mutexes by waking at most one waiter for backoff when...
[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  * 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,
327                                struct ww_acquire_ctx *ctx)
328 {
329         unsigned long flags;
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_mutex(&lock->base.wait_lock, flags);
355         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(&lock->base, ctx);
356         spin_unlock_mutex(&lock->base.wait_lock, flags);
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,
369                               struct ww_acquire_ctx *ctx)
370 {
371         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
372         lock->ctx = ctx;
373 }
374
375 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
376 /*
377  * Look out! "owner" is an entirely speculative pointer
378  * access and not reliable.
379  */
380 static noinline
381 bool mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct task_struct *owner)
382 {
383         bool ret = true;
384
385         rcu_read_lock();
386         while (__mutex_owner(lock) == owner) {
387                 /*
388                  * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_
389                  * checking lock->owner still matches owner. If that fails,
390                  * owner might point to freed memory. If it still matches,
391                  * the rcu_read_lock() ensures the memory stays valid.
392                  */
393                 barrier();
394
395                 /*
396                  * Use vcpu_is_preempted to detect lock holder preemption issue.
397                  */
398                 if (!owner->on_cpu || need_resched() ||
399                                 vcpu_is_preempted(task_cpu(owner))) {
400                         ret = false;
401                         break;
402                 }
403
404                 cpu_relax();
405         }
406         rcu_read_unlock();
407
408         return ret;
409 }
410
411 /*
412  * Initial check for entering the mutex spinning loop
413  */
414 static inline int mutex_can_spin_on_owner(struct mutex *lock)
415 {
416         struct task_struct *owner;
417         int retval = 1;
418
419         if (need_resched())
420                 return 0;
421
422         rcu_read_lock();
423         owner = __mutex_owner(lock);
424
425         /*
426          * As lock holder preemption issue, we both skip spinning if task is not
427          * on cpu or its cpu is preempted
428          */
429         if (owner)
430                 retval = owner->on_cpu && !vcpu_is_preempted(task_cpu(owner));
431         rcu_read_unlock();
432
433         /*
434          * If lock->owner is not set, the mutex has been released. Return true
435          * such that we'll trylock in the spin path, which is a faster option
436          * than the blocking slow path.
437          */
438         return retval;
439 }
440
441 /*
442  * Optimistic spinning.
443  *
444  * We try to spin for acquisition when we find that the lock owner
445  * is currently running on a (different) CPU and while we don't
446  * need to reschedule. The rationale is that if the lock owner is
447  * running, it is likely to release the lock soon.
448  *
449  * The mutex spinners are queued up using MCS lock so that only one
450  * spinner can compete for the mutex. However, if mutex spinning isn't
451  * going to happen, there is no point in going through the lock/unlock
452  * overhead.
453  *
454  * Returns true when the lock was taken, otherwise false, indicating
455  * that we need to jump to the slowpath and sleep.
456  *
457  * The waiter flag is set to true if the spinner is a waiter in the wait
458  * queue. The waiter-spinner will spin on the lock directly and concurrently
459  * with the spinner at the head of the OSQ, if present, until the owner is
460  * changed to itself.
461  */
462 static bool mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock,
463                                   struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
464                                   const bool use_ww_ctx, const bool waiter)
465 {
466         if (!waiter) {
467                 /*
468                  * The purpose of the mutex_can_spin_on_owner() function is
469                  * to eliminate the overhead of osq_lock() and osq_unlock()
470                  * in case spinning isn't possible. As a waiter-spinner
471                  * is not going to take OSQ lock anyway, there is no need
472                  * to call mutex_can_spin_on_owner().
473                  */
474                 if (!mutex_can_spin_on_owner(lock))
475                         goto fail;
476
477                 /*
478                  * In order to avoid a stampede of mutex spinners trying to
479                  * acquire the mutex all at once, the spinners need to take a
480                  * MCS (queued) lock first before spinning on the owner field.
481                  */
482                 if (!osq_lock(&lock->osq))
483                         goto fail;
484         }
485
486         for (;;) {
487                 struct task_struct *owner;
488
489                 if (use_ww_ctx && ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
490                         struct ww_mutex *ww;
491
492                         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
493                         /*
494                          * If ww->ctx is set the contents are undefined, only
495                          * by acquiring wait_lock there is a guarantee that
496                          * they are not invalid when reading.
497                          *
498                          * As such, when deadlock detection needs to be
499                          * performed the optimistic spinning cannot be done.
500                          */
501                         if (READ_ONCE(ww->ctx))
502                                 goto fail_unlock;
503                 }
504
505                 /* Try to acquire the mutex... */
506                 owner = __mutex_trylock_or_owner(lock);
507                 if (!owner)
508                         break;
509
510                 /*
511                  * There's an owner, wait for it to either
512                  * release the lock or go to sleep.
513                  */
514                 if (!mutex_spin_on_owner(lock, owner))
515                         goto fail_unlock;
516
517                 /*
518                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
519                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
520                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
521                  * values at the cost of a few extra spins.
522                  */
523                 cpu_relax();
524         }
525
526         if (!waiter)
527                 osq_unlock(&lock->osq);
528
529         return true;
530
531
532 fail_unlock:
533         if (!waiter)
534                 osq_unlock(&lock->osq);
535
536 fail:
537         /*
538          * If we fell out of the spin path because of need_resched(),
539          * reschedule now, before we try-lock the mutex. This avoids getting
540          * scheduled out right after we obtained the mutex.
541          */
542         if (need_resched()) {
543                 /*
544                  * We _should_ have TASK_RUNNING here, but just in case
545                  * we do not, make it so, otherwise we might get stuck.
546                  */
547                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
548                 schedule_preempt_disabled();
549         }
550
551         return false;
552 }
553 #else
554 static bool mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock,
555                                   struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
556                                   const bool use_ww_ctx, const bool waiter)
557 {
558         return false;
559 }
560 #endif
561
562 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip);
563
564 /**
565  * mutex_unlock - release the mutex
566  * @lock: the mutex to be released
567  *
568  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously.
569  *
570  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
571  * of a not locked mutex is not allowed.
572  *
573  * This function is similar to (but not equivalent to) up().
574  */
575 void __sched mutex_unlock(struct mutex *lock)
576 {
577 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
578         if (__mutex_unlock_fast(lock))
579                 return;
580 #endif
581         __mutex_unlock_slowpath(lock, _RET_IP_);
582 }
583 EXPORT_SYMBOL(mutex_unlock);
584
585 /**
586  * ww_mutex_unlock - release the w/w mutex
587  * @lock: the mutex to be released
588  *
589  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously with any of the
590  * ww_mutex_lock* functions (with or without an acquire context). It is
591  * forbidden to release the locks after releasing the acquire context.
592  *
593  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
594  * of a unlocked mutex is not allowed.
595  */
596 void __sched ww_mutex_unlock(struct ww_mutex *lock)
597 {
598         /*
599          * The unlocking fastpath is the 0->1 transition from 'locked'
600          * into 'unlocked' state:
601          */
602         if (lock->ctx) {
603 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
604                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(!lock->ctx->acquired);
605 #endif
606                 if (lock->ctx->acquired > 0)
607                         lock->ctx->acquired--;
608                 lock->ctx = NULL;
609         }
610
611         mutex_unlock(&lock->base);
612 }
613 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_unlock);
614
615 static inline int __sched
616 __ww_mutex_lock_check_stamp(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter,
617                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
618 {
619         struct ww_mutex *ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
620         struct ww_acquire_ctx *hold_ctx = READ_ONCE(ww->ctx);
621         struct mutex_waiter *cur;
622
623         if (hold_ctx && __ww_ctx_stamp_after(ctx, hold_ctx))
624                 goto deadlock;
625
626         /*
627          * If there is a waiter in front of us that has a context, then its
628          * stamp is earlier than ours and we must back off.
629          */
630         cur = waiter;
631         list_for_each_entry_continue_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
632                 if (cur->ww_ctx)
633                         goto deadlock;
634         }
635
636         return 0;
637
638 deadlock:
639 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
640         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ctx->contending_lock);
641         ctx->contending_lock = ww;
642 #endif
643         return -EDEADLK;
644 }
645
646 static inline int __sched
647 __ww_mutex_add_waiter(struct mutex_waiter *waiter,
648                       struct mutex *lock,
649                       struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
650 {
651         struct mutex_waiter *cur;
652         struct list_head *pos;
653
654         if (!ww_ctx) {
655                 list_add_tail(&waiter->list, &lock->wait_list);
656                 return 0;
657         }
658
659         /*
660          * Add the waiter before the first waiter with a higher stamp.
661          * Waiters without a context are skipped to avoid starving
662          * them.
663          */
664         pos = &lock->wait_list;
665         list_for_each_entry_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
666                 if (!cur->ww_ctx)
667                         continue;
668
669                 if (__ww_ctx_stamp_after(ww_ctx, cur->ww_ctx)) {
670                         /* Back off immediately if necessary. */
671                         if (ww_ctx->acquired > 0) {
672 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
673                                 struct ww_mutex *ww;
674
675                                 ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
676                                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock);
677                                 ww_ctx->contending_lock = ww;
678 #endif
679                                 return -EDEADLK;
680                         }
681
682                         break;
683                 }
684
685                 pos = &cur->list;
686
687                 /*
688                  * Wake up the waiter so that it gets a chance to back
689                  * off.
690                  */
691                 if (cur->ww_ctx->acquired > 0) {
692                         debug_mutex_wake_waiter(lock, cur);
693                         wake_up_process(cur->task);
694                 }
695         }
696
697         list_add_tail(&waiter->list, pos);
698         return 0;
699 }
700
701 /*
702  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
703  */
704 static __always_inline int __sched
705 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
706                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
707                     struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, const bool use_ww_ctx)
708 {
709         struct mutex_waiter waiter;
710         unsigned long flags;
711         bool first = false;
712         struct ww_mutex *ww;
713         int ret;
714
715         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
716
717         if (use_ww_ctx && ww_ctx) {
718                 if (unlikely(ww_ctx == READ_ONCE(ww->ctx)))
719                         return -EALREADY;
720         }
721
722         preempt_disable();
723         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
724
725         if (__mutex_trylock(lock) ||
726             mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, false)) {
727                 /* got the lock, yay! */
728                 lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
729                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
730                         ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
731                 preempt_enable();
732                 return 0;
733         }
734
735         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
736         /*
737          * After waiting to acquire the wait_lock, try again.
738          */
739         if (__mutex_trylock(lock)) {
740                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
741                         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(lock, ww_ctx);
742
743                 goto skip_wait;
744         }
745
746         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
747         debug_mutex_add_waiter(lock, &waiter, current);
748
749         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
750
751         if (!use_ww_ctx) {
752                 /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
753                 list_add_tail(&waiter.list, &lock->wait_list);
754         } else {
755                 /* Add in stamp order, waking up waiters that must back off. */
756                 ret = __ww_mutex_add_waiter(&waiter, lock, ww_ctx);
757                 if (ret)
758                         goto err_early_backoff;
759
760                 waiter.ww_ctx = ww_ctx;
761         }
762
763         waiter.task = current;
764
765         if (__mutex_waiter_is_first(lock, &waiter))
766                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_WAITERS);
767
768         set_current_state(state);
769         for (;;) {
770                 /*
771                  * Once we hold wait_lock, we're serialized against
772                  * mutex_unlock() handing the lock off to us, do a trylock
773                  * before testing the error conditions to make sure we pick up
774                  * the handoff.
775                  */
776                 if (__mutex_trylock(lock))
777                         goto acquired;
778
779                 /*
780                  * Check for signals and wound conditions while holding
781                  * wait_lock. This ensures the lock cancellation is ordered
782                  * against mutex_unlock() and wake-ups do not go missing.
783                  */
784                 if (unlikely(signal_pending_state(state, current))) {
785                         ret = -EINTR;
786                         goto err;
787                 }
788
789                 if (use_ww_ctx && ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
790                         ret = __ww_mutex_lock_check_stamp(lock, &waiter, ww_ctx);
791                         if (ret)
792                                 goto err;
793                 }
794
795                 spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
796                 schedule_preempt_disabled();
797
798                 /*
799                  * ww_mutex needs to always recheck its position since its waiter
800                  * list is not FIFO ordered.
801                  */
802                 if ((use_ww_ctx && ww_ctx) || !first) {
803                         first = __mutex_waiter_is_first(lock, &waiter);
804                         if (first)
805                                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_HANDOFF);
806                 }
807
808                 set_current_state(state);
809                 /*
810                  * Here we order against unlock; we must either see it change
811                  * state back to RUNNING and fall through the next schedule(),
812                  * or we must see its unlock and acquire.
813                  */
814                 if (__mutex_trylock(lock) ||
815                     (first && mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, true)))
816                         break;
817
818                 spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
819         }
820         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
821 acquired:
822         __set_current_state(TASK_RUNNING);
823
824         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
825         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
826                 __mutex_clear_flag(lock, MUTEX_FLAGS);
827
828         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
829
830 skip_wait:
831         /* got the lock - cleanup and rejoice! */
832         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
833
834         if (use_ww_ctx && ww_ctx)
835                 ww_mutex_set_context_slowpath(ww, ww_ctx);
836
837         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
838         preempt_enable();
839         return 0;
840
841 err:
842         __set_current_state(TASK_RUNNING);
843         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
844 err_early_backoff:
845         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
846         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
847         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
848         preempt_enable();
849         return ret;
850 }
851
852 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
853 void __sched
854 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
855 {
856         might_sleep();
857         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
858                             subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
859 }
860
861 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
862
863 void __sched
864 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
865 {
866         might_sleep();
867         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
868                             0, nest, _RET_IP_, NULL, 0);
869 }
870 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
871
872 int __sched
873 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
874 {
875         might_sleep();
876         return __mutex_lock_common(lock, TASK_KILLABLE,
877                                    subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
878 }
879 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
880
881 int __sched
882 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
883 {
884         might_sleep();
885         return __mutex_lock_common(lock, TASK_INTERRUPTIBLE,
886                                    subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
887 }
888 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
889
890 static inline int
891 ww_mutex_deadlock_injection(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
892 {
893 #ifdef CONFIG_DEBUG_WW_MUTEX_SLOWPATH
894         unsigned tmp;
895
896         if (ctx->deadlock_inject_countdown-- == 0) {
897                 tmp = ctx->deadlock_inject_interval;
898                 if (tmp > UINT_MAX/4)
899                         tmp = UINT_MAX;
900                 else
901                         tmp = tmp*2 + tmp + tmp/2;
902
903                 ctx->deadlock_inject_interval = tmp;
904                 ctx->deadlock_inject_countdown = tmp;
905                 ctx->contending_lock = lock;
906
907                 ww_mutex_unlock(lock);
908
909                 return -EDEADLK;
910         }
911 #endif
912
913         return 0;
914 }
915
916 int __sched
917 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
918 {
919         int ret;
920
921         might_sleep();
922         ret =  __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
923                                    0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
924                                    ctx, 1);
925         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
926                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
927
928         return ret;
929 }
930 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock);
931
932 int __sched
933 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
934 {
935         int ret;
936
937         might_sleep();
938         ret = __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE,
939                                   0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
940                                   ctx, 1);
941
942         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
943                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
944
945         return ret;
946 }
947 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock_interruptible);
948
949 #endif
950
951 /*
952  * Release the lock, slowpath:
953  */
954 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip)
955 {
956         struct task_struct *next = NULL;
957         unsigned long owner, flags;
958         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
959
960         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
961
962         /*
963          * Release the lock before (potentially) taking the spinlock such that
964          * other contenders can get on with things ASAP.
965          *
966          * Except when HANDOFF, in that case we must not clear the owner field,
967          * but instead set it to the top waiter.
968          */
969         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
970         for (;;) {
971                 unsigned long old;
972
973 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
974                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
975                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
976 #endif
977
978                 if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
979                         break;
980
981                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner,
982                                                   __owner_flags(owner));
983                 if (old == owner) {
984                         if (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS)
985                                 break;
986
987                         return;
988                 }
989
990                 owner = old;
991         }
992
993         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
994         debug_mutex_unlock(lock);
995         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
996                 /* get the first entry from the wait-list: */
997                 struct mutex_waiter *waiter =
998                         list_first_entry(&lock->wait_list,
999                                          struct mutex_waiter, list);
1000
1001                 next = waiter->task;
1002
1003                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
1004                 wake_q_add(&wake_q, next);
1005         }
1006
1007         if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
1008                 __mutex_handoff(lock, next);
1009
1010         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
1011
1012         wake_up_q(&wake_q);
1013 }
1014
1015 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1016 /*
1017  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
1018  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
1019  */
1020 static noinline int __sched
1021 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock);
1022
1023 static noinline int __sched
1024 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock);
1025
1026 /**
1027  * mutex_lock_interruptible - acquire the mutex, interruptible
1028  * @lock: the mutex to be acquired
1029  *
1030  * Lock the mutex like mutex_lock(), and return 0 if the mutex has
1031  * been acquired or sleep until the mutex becomes available. If a
1032  * signal arrives while waiting for the lock then this function
1033  * returns -EINTR.
1034  *
1035  * This function is similar to (but not equivalent to) down_interruptible().
1036  */
1037 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
1038 {
1039         might_sleep();
1040
1041         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1042                 return 0;
1043
1044         return __mutex_lock_interruptible_slowpath(lock);
1045 }
1046
1047 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
1048
1049 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
1050 {
1051         might_sleep();
1052
1053         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1054                 return 0;
1055
1056         return __mutex_lock_killable_slowpath(lock);
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
1059
1060 static noinline void __sched
1061 __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock)
1062 {
1063         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0,
1064                             NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
1065 }
1066
1067 static noinline int __sched
1068 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock)
1069 {
1070         return __mutex_lock_common(lock, TASK_KILLABLE, 0,
1071                                    NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
1072 }
1073
1074 static noinline int __sched
1075 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock)
1076 {
1077         return __mutex_lock_common(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0,
1078                                    NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
1079 }
1080
1081 static noinline int __sched
1082 __ww_mutex_lock_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1083 {
1084         return __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0,
1085                                    NULL, _RET_IP_, ctx, 1);
1086 }
1087
1088 static noinline int __sched
1089 __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(struct ww_mutex *lock,
1090                                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
1091 {
1092         return __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE, 0,
1093                                    NULL, _RET_IP_, ctx, 1);
1094 }
1095
1096 #endif
1097
1098 /**
1099  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
1100  * @lock: the mutex to be acquired
1101  *
1102  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
1103  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
1104  *
1105  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
1106  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
1107  * about this when converting semaphore users to mutexes.
1108  *
1109  * This function must not be used in interrupt context. The
1110  * mutex must be released by the same task that acquired it.
1111  */
1112 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
1113 {
1114         bool locked = __mutex_trylock(lock);
1115
1116         if (locked)
1117                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1118
1119         return locked;
1120 }
1121 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
1122
1123 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1124 int __sched
1125 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1126 {
1127         might_sleep();
1128
1129         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1130                 if (ctx)
1131                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1132                 return 0;
1133         }
1134
1135         return __ww_mutex_lock_slowpath(lock, ctx);
1136 }
1137 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock);
1138
1139 int __sched
1140 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1141 {
1142         might_sleep();
1143
1144         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1145                 if (ctx)
1146                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1147                 return 0;
1148         }
1149
1150         return __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(lock, ctx);
1151 }
1152 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock_interruptible);
1153
1154 #endif
1155
1156 /**
1157  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
1158  * @cnt: the atomic which we are to dec
1159  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
1160  *
1161  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
1162  */
1163 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
1164 {
1165         /* dec if we can't possibly hit 0 */
1166         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
1167                 return 0;
1168         /* we might hit 0, so take the lock */
1169         mutex_lock(lock);
1170         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
1171                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
1172                 mutex_unlock(lock);
1173                 return 0;
1174         }
1175         /* we hit 0, and we hold the lock */
1176         return 1;
1177 }
1178 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);