]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/locking/mutex.c
locking/ww_mutex: Add waiters in stamp order
[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 && 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 static inline int __sched
619 __ww_mutex_add_waiter(struct mutex_waiter *waiter,
620                       struct mutex *lock,
621                       struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
622 {
623         struct mutex_waiter *cur;
624         struct list_head *pos;
625
626         if (!ww_ctx) {
627                 list_add_tail(&waiter->list, &lock->wait_list);
628                 return 0;
629         }
630
631         /*
632          * Add the waiter before the first waiter with a higher stamp.
633          * Waiters without a context are skipped to avoid starving
634          * them.
635          */
636         pos = &lock->wait_list;
637         list_for_each_entry_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
638                 if (!cur->ww_ctx)
639                         continue;
640
641                 if (__ww_ctx_stamp_after(ww_ctx, cur->ww_ctx)) {
642                         /* Back off immediately if necessary. */
643                         if (ww_ctx->acquired > 0) {
644 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
645                                 struct ww_mutex *ww;
646
647                                 ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
648                                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock);
649                                 ww_ctx->contending_lock = ww;
650 #endif
651                                 return -EDEADLK;
652                         }
653
654                         break;
655                 }
656
657                 pos = &cur->list;
658         }
659
660         list_add_tail(&waiter->list, pos);
661         return 0;
662 }
663
664 /*
665  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
666  */
667 static __always_inline int __sched
668 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
669                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
670                     struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, const bool use_ww_ctx)
671 {
672         struct mutex_waiter waiter;
673         unsigned long flags;
674         bool first = false;
675         struct ww_mutex *ww;
676         int ret;
677
678         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
679
680         if (use_ww_ctx && ww_ctx) {
681                 if (unlikely(ww_ctx == READ_ONCE(ww->ctx)))
682                         return -EALREADY;
683         }
684
685         preempt_disable();
686         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
687
688         if (__mutex_trylock(lock) ||
689             mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, false)) {
690                 /* got the lock, yay! */
691                 lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
692                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
693                         ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
694                 preempt_enable();
695                 return 0;
696         }
697
698         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
699         /*
700          * After waiting to acquire the wait_lock, try again.
701          */
702         if (__mutex_trylock(lock))
703                 goto skip_wait;
704
705         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
706         debug_mutex_add_waiter(lock, &waiter, current);
707
708         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
709
710         if (!use_ww_ctx) {
711                 /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
712                 list_add_tail(&waiter.list, &lock->wait_list);
713         } else {
714                 /* Add in stamp order, waking up waiters that must back off. */
715                 ret = __ww_mutex_add_waiter(&waiter, lock, ww_ctx);
716                 if (ret)
717                         goto err_early_backoff;
718
719                 waiter.ww_ctx = ww_ctx;
720         }
721
722         waiter.task = current;
723
724         if (__mutex_waiter_is_first(lock, &waiter))
725                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_WAITERS);
726
727         set_current_state(state);
728         for (;;) {
729                 /*
730                  * Once we hold wait_lock, we're serialized against
731                  * mutex_unlock() handing the lock off to us, do a trylock
732                  * before testing the error conditions to make sure we pick up
733                  * the handoff.
734                  */
735                 if (__mutex_trylock(lock))
736                         goto acquired;
737
738                 /*
739                  * Check for signals and wound conditions while holding
740                  * wait_lock. This ensures the lock cancellation is ordered
741                  * against mutex_unlock() and wake-ups do not go missing.
742                  */
743                 if (unlikely(signal_pending_state(state, current))) {
744                         ret = -EINTR;
745                         goto err;
746                 }
747
748                 if (use_ww_ctx && ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
749                         ret = __ww_mutex_lock_check_stamp(lock, ww_ctx);
750                         if (ret)
751                                 goto err;
752                 }
753
754                 spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
755                 schedule_preempt_disabled();
756
757                 /*
758                  * ww_mutex needs to always recheck its position since its waiter
759                  * list is not FIFO ordered.
760                  */
761                 if ((use_ww_ctx && ww_ctx) || !first) {
762                         first = __mutex_waiter_is_first(lock, &waiter);
763                         if (first)
764                                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_HANDOFF);
765                 }
766
767                 set_current_state(state);
768                 /*
769                  * Here we order against unlock; we must either see it change
770                  * state back to RUNNING and fall through the next schedule(),
771                  * or we must see its unlock and acquire.
772                  */
773                 if (__mutex_trylock(lock) ||
774                     (first && mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, true)))
775                         break;
776
777                 spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
778         }
779         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
780 acquired:
781         __set_current_state(TASK_RUNNING);
782
783         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
784         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
785                 __mutex_clear_flag(lock, MUTEX_FLAGS);
786
787         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
788
789 skip_wait:
790         /* got the lock - cleanup and rejoice! */
791         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
792
793         if (use_ww_ctx && ww_ctx)
794                 ww_mutex_set_context_slowpath(ww, ww_ctx);
795
796         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
797         preempt_enable();
798         return 0;
799
800 err:
801         __set_current_state(TASK_RUNNING);
802         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
803 err_early_backoff:
804         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
805         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
806         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
807         preempt_enable();
808         return ret;
809 }
810
811 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
812 void __sched
813 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
814 {
815         might_sleep();
816         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
817                             subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
818 }
819
820 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
821
822 void __sched
823 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
824 {
825         might_sleep();
826         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
827                             0, nest, _RET_IP_, NULL, 0);
828 }
829 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
830
831 int __sched
832 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
833 {
834         might_sleep();
835         return __mutex_lock_common(lock, TASK_KILLABLE,
836                                    subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
837 }
838 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
839
840 int __sched
841 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
842 {
843         might_sleep();
844         return __mutex_lock_common(lock, TASK_INTERRUPTIBLE,
845                                    subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
846 }
847 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
848
849 static inline int
850 ww_mutex_deadlock_injection(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
851 {
852 #ifdef CONFIG_DEBUG_WW_MUTEX_SLOWPATH
853         unsigned tmp;
854
855         if (ctx->deadlock_inject_countdown-- == 0) {
856                 tmp = ctx->deadlock_inject_interval;
857                 if (tmp > UINT_MAX/4)
858                         tmp = UINT_MAX;
859                 else
860                         tmp = tmp*2 + tmp + tmp/2;
861
862                 ctx->deadlock_inject_interval = tmp;
863                 ctx->deadlock_inject_countdown = tmp;
864                 ctx->contending_lock = lock;
865
866                 ww_mutex_unlock(lock);
867
868                 return -EDEADLK;
869         }
870 #endif
871
872         return 0;
873 }
874
875 int __sched
876 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
877 {
878         int ret;
879
880         might_sleep();
881         ret =  __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
882                                    0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
883                                    ctx, 1);
884         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
885                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
886
887         return ret;
888 }
889 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock);
890
891 int __sched
892 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
893 {
894         int ret;
895
896         might_sleep();
897         ret = __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE,
898                                   0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
899                                   ctx, 1);
900
901         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
902                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
903
904         return ret;
905 }
906 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock_interruptible);
907
908 #endif
909
910 /*
911  * Release the lock, slowpath:
912  */
913 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip)
914 {
915         struct task_struct *next = NULL;
916         unsigned long owner, flags;
917         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
918
919         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
920
921         /*
922          * Release the lock before (potentially) taking the spinlock such that
923          * other contenders can get on with things ASAP.
924          *
925          * Except when HANDOFF, in that case we must not clear the owner field,
926          * but instead set it to the top waiter.
927          */
928         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
929         for (;;) {
930                 unsigned long old;
931
932 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
933                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
934                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
935 #endif
936
937                 if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
938                         break;
939
940                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner,
941                                                   __owner_flags(owner));
942                 if (old == owner) {
943                         if (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS)
944                                 break;
945
946                         return;
947                 }
948
949                 owner = old;
950         }
951
952         spin_lock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
953         debug_mutex_unlock(lock);
954         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
955                 /* get the first entry from the wait-list: */
956                 struct mutex_waiter *waiter =
957                         list_first_entry(&lock->wait_list,
958                                          struct mutex_waiter, list);
959
960                 next = waiter->task;
961
962                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
963                 wake_q_add(&wake_q, next);
964         }
965
966         if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
967                 __mutex_handoff(lock, next);
968
969         spin_unlock_mutex(&lock->wait_lock, flags);
970
971         wake_up_q(&wake_q);
972 }
973
974 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
975 /*
976  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
977  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
978  */
979 static noinline int __sched
980 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock);
981
982 static noinline int __sched
983 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock);
984
985 /**
986  * mutex_lock_interruptible - acquire the mutex, interruptible
987  * @lock: the mutex to be acquired
988  *
989  * Lock the mutex like mutex_lock(), and return 0 if the mutex has
990  * been acquired or sleep until the mutex becomes available. If a
991  * signal arrives while waiting for the lock then this function
992  * returns -EINTR.
993  *
994  * This function is similar to (but not equivalent to) down_interruptible().
995  */
996 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
997 {
998         might_sleep();
999
1000         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1001                 return 0;
1002
1003         return __mutex_lock_interruptible_slowpath(lock);
1004 }
1005
1006 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
1007
1008 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
1009 {
1010         might_sleep();
1011
1012         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1013                 return 0;
1014
1015         return __mutex_lock_killable_slowpath(lock);
1016 }
1017 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
1018
1019 static noinline void __sched
1020 __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock)
1021 {
1022         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0,
1023                             NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
1024 }
1025
1026 static noinline int __sched
1027 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock)
1028 {
1029         return __mutex_lock_common(lock, TASK_KILLABLE, 0,
1030                                    NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
1031 }
1032
1033 static noinline int __sched
1034 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock)
1035 {
1036         return __mutex_lock_common(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0,
1037                                    NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
1038 }
1039
1040 static noinline int __sched
1041 __ww_mutex_lock_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1042 {
1043         return __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0,
1044                                    NULL, _RET_IP_, ctx, 1);
1045 }
1046
1047 static noinline int __sched
1048 __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(struct ww_mutex *lock,
1049                                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
1050 {
1051         return __mutex_lock_common(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE, 0,
1052                                    NULL, _RET_IP_, ctx, 1);
1053 }
1054
1055 #endif
1056
1057 /**
1058  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
1059  * @lock: the mutex to be acquired
1060  *
1061  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
1062  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
1063  *
1064  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
1065  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
1066  * about this when converting semaphore users to mutexes.
1067  *
1068  * This function must not be used in interrupt context. The
1069  * mutex must be released by the same task that acquired it.
1070  */
1071 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
1072 {
1073         bool locked = __mutex_trylock(lock);
1074
1075         if (locked)
1076                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1077
1078         return locked;
1079 }
1080 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
1081
1082 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1083 int __sched
1084 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1085 {
1086         might_sleep();
1087
1088         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1089                 if (ctx)
1090                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1091                 return 0;
1092         }
1093
1094         return __ww_mutex_lock_slowpath(lock, ctx);
1095 }
1096 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock);
1097
1098 int __sched
1099 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1100 {
1101         might_sleep();
1102
1103         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1104                 if (ctx)
1105                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1106                 return 0;
1107         }
1108
1109         return __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(lock, ctx);
1110 }
1111 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock_interruptible);
1112
1113 #endif
1114
1115 /**
1116  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
1117  * @cnt: the atomic which we are to dec
1118  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
1119  *
1120  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
1121  */
1122 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
1123 {
1124         /* dec if we can't possibly hit 0 */
1125         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
1126                 return 0;
1127         /* we might hit 0, so take the lock */
1128         mutex_lock(lock);
1129         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
1130                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
1131                 mutex_unlock(lock);
1132                 return 0;
1133         }
1134         /* we hit 0, and we hold the lock */
1135         return 1;
1136 }
1137 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);