// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 
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#include <linux/percpu.h> 
 | 
#include <linux/sched.h> 
 | 
#include <linux/osq_lock.h> 
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 * An MCS like lock especially tailored for optimistic spinning for sleeping 
 | 
 * lock implementations (mutex, rwsem, etc). 
 | 
 * 
 | 
 * Using a single mcs node per CPU is safe because sleeping locks should not be 
 | 
 * called from interrupt context and we have preemption disabled while 
 | 
 * spinning. 
 | 
 */ 
 | 
static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct optimistic_spin_node, osq_node); 
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 * We use the value 0 to represent "no CPU", thus the encoded value 
 | 
 * will be the CPU number incremented by 1. 
 | 
 */ 
 | 
static inline int encode_cpu(int cpu_nr) 
 | 
{ 
 | 
    return cpu_nr + 1; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static inline int node_cpu(struct optimistic_spin_node *node) 
 | 
{ 
 | 
    return node->cpu - 1; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static inline struct optimistic_spin_node *decode_cpu(int encoded_cpu_val) 
 | 
{ 
 | 
    int cpu_nr = encoded_cpu_val - 1; 
 | 
  
 | 
    return per_cpu_ptr(&osq_node, cpu_nr); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 * Get a stable @node->next pointer, either for unlock() or unqueue() purposes. 
 | 
 * Can return NULL in case we were the last queued and we updated @lock instead. 
 | 
 */ 
 | 
static inline struct optimistic_spin_node * 
 | 
osq_wait_next(struct optimistic_spin_queue *lock, 
 | 
          struct optimistic_spin_node *node, 
 | 
          struct optimistic_spin_node *prev) 
 | 
{ 
 | 
    struct optimistic_spin_node *next = NULL; 
 | 
    int curr = encode_cpu(smp_processor_id()); 
 | 
    int old; 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * If there is a prev node in queue, then the 'old' value will be 
 | 
     * the prev node's CPU #, else it's set to OSQ_UNLOCKED_VAL since if 
 | 
     * we're currently last in queue, then the queue will then become empty. 
 | 
     */ 
 | 
    old = prev ? prev->cpu : OSQ_UNLOCKED_VAL; 
 | 
  
 | 
    for (;;) { 
 | 
        if (atomic_read(&lock->tail) == curr && 
 | 
            atomic_cmpxchg_acquire(&lock->tail, curr, old) == curr) { 
 | 
            /* 
 | 
             * We were the last queued, we moved @lock back. @prev 
 | 
             * will now observe @lock and will complete its 
 | 
             * unlock()/unqueue(). 
 | 
             */ 
 | 
            break; 
 | 
        } 
 | 
  
 | 
        /* 
 | 
         * We must xchg() the @node->next value, because if we were to 
 | 
         * leave it in, a concurrent unlock()/unqueue() from 
 | 
         * @node->next might complete Step-A and think its @prev is 
 | 
         * still valid. 
 | 
         * 
 | 
         * If the concurrent unlock()/unqueue() wins the race, we'll 
 | 
         * wait for either @lock to point to us, through its Step-B, or 
 | 
         * wait for a new @node->next from its Step-C. 
 | 
         */ 
 | 
        if (node->next) { 
 | 
            next = xchg(&node->next, NULL); 
 | 
            if (next) 
 | 
                break; 
 | 
        } 
 | 
  
 | 
        cpu_relax(); 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    return next; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
bool osq_lock(struct optimistic_spin_queue *lock) 
 | 
{ 
 | 
    struct optimistic_spin_node *node = this_cpu_ptr(&osq_node); 
 | 
    struct optimistic_spin_node *prev, *next; 
 | 
    int curr = encode_cpu(smp_processor_id()); 
 | 
    int old; 
 | 
  
 | 
    node->locked = 0; 
 | 
    node->next = NULL; 
 | 
    node->cpu = curr; 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * We need both ACQUIRE (pairs with corresponding RELEASE in 
 | 
     * unlock() uncontended, or fastpath) and RELEASE (to publish 
 | 
     * the node fields we just initialised) semantics when updating 
 | 
     * the lock tail. 
 | 
     */ 
 | 
    old = atomic_xchg(&lock->tail, curr); 
 | 
    if (old == OSQ_UNLOCKED_VAL) 
 | 
        return true; 
 | 
  
 | 
    prev = decode_cpu(old); 
 | 
    node->prev = prev; 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * osq_lock()            unqueue 
 | 
     * 
 | 
     * node->prev = prev        osq_wait_next() 
 | 
     * WMB                MB 
 | 
     * prev->next = node        next->prev = prev // unqueue-C 
 | 
     * 
 | 
     * Here 'node->prev' and 'next->prev' are the same variable and we need 
 | 
     * to ensure these stores happen in-order to avoid corrupting the list. 
 | 
     */ 
 | 
    smp_wmb(); 
 | 
  
 | 
    WRITE_ONCE(prev->next, node); 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * Normally @prev is untouchable after the above store; because at that 
 | 
     * moment unlock can proceed and wipe the node element from stack. 
 | 
     * 
 | 
     * However, since our nodes are static per-cpu storage, we're 
 | 
     * guaranteed their existence -- this allows us to apply 
 | 
     * cmpxchg in an attempt to undo our queueing. 
 | 
     */ 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * Wait to acquire the lock or cancelation. Note that need_resched() 
 | 
     * will come with an IPI, which will wake smp_cond_load_relaxed() if it 
 | 
     * is implemented with a monitor-wait. vcpu_is_preempted() relies on 
 | 
     * polling, be careful. 
 | 
     */ 
 | 
    if (smp_cond_load_relaxed(&node->locked, VAL || need_resched() || 
 | 
                  vcpu_is_preempted(node_cpu(node->prev)))) 
 | 
        return true; 
 | 
  
 | 
    /* unqueue */ 
 | 
    /* 
 | 
     * Step - A  -- stabilize @prev 
 | 
     * 
 | 
     * Undo our @prev->next assignment; this will make @prev's 
 | 
     * unlock()/unqueue() wait for a next pointer since @lock points to us 
 | 
     * (or later). 
 | 
     */ 
 | 
  
 | 
    for (;;) { 
 | 
        /* 
 | 
         * cpu_relax() below implies a compiler barrier which would 
 | 
         * prevent this comparison being optimized away. 
 | 
         */ 
 | 
        if (data_race(prev->next) == node && 
 | 
            cmpxchg(&prev->next, node, NULL) == node) 
 | 
            break; 
 | 
  
 | 
        /* 
 | 
         * We can only fail the cmpxchg() racing against an unlock(), 
 | 
         * in which case we should observe @node->locked becomming 
 | 
         * true. 
 | 
         */ 
 | 
        if (smp_load_acquire(&node->locked)) 
 | 
            return true; 
 | 
  
 | 
        cpu_relax(); 
 | 
  
 | 
        /* 
 | 
         * Or we race against a concurrent unqueue()'s step-B, in which 
 | 
         * case its step-C will write us a new @node->prev pointer. 
 | 
         */ 
 | 
        prev = READ_ONCE(node->prev); 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * Step - B -- stabilize @next 
 | 
     * 
 | 
     * Similar to unlock(), wait for @node->next or move @lock from @node 
 | 
     * back to @prev. 
 | 
     */ 
 | 
  
 | 
    next = osq_wait_next(lock, node, prev); 
 | 
    if (!next) 
 | 
        return false; 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * Step - C -- unlink 
 | 
     * 
 | 
     * @prev is stable because its still waiting for a new @prev->next 
 | 
     * pointer, @next is stable because our @node->next pointer is NULL and 
 | 
     * it will wait in Step-A. 
 | 
     */ 
 | 
  
 | 
    WRITE_ONCE(next->prev, prev); 
 | 
    WRITE_ONCE(prev->next, next); 
 | 
  
 | 
    return false; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
void osq_unlock(struct optimistic_spin_queue *lock) 
 | 
{ 
 | 
    struct optimistic_spin_node *node, *next; 
 | 
    int curr = encode_cpu(smp_processor_id()); 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * Fast path for the uncontended case. 
 | 
     */ 
 | 
    if (likely(atomic_cmpxchg_release(&lock->tail, curr, 
 | 
                      OSQ_UNLOCKED_VAL) == curr)) 
 | 
        return; 
 | 
  
 | 
    /* 
 | 
     * Second most likely case. 
 | 
     */ 
 | 
    node = this_cpu_ptr(&osq_node); 
 | 
    next = xchg(&node->next, NULL); 
 | 
    if (next) { 
 | 
        WRITE_ONCE(next->locked, 1); 
 | 
        return; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    next = osq_wait_next(lock, node, NULL); 
 | 
    if (next) 
 | 
        WRITE_ONCE(next->locked, 1); 
 | 
} 
 |