include/linux/percpu-refcount.h

   1 /*
   2  * Percpu refcounts:
   3  * (C) 2012 Google, Inc.
   4  * Author: Kent Overstreet <koverstreet@google.com>
   5  *
   6  * This implements a refcount with similar semantics to atomic_t - atomic_inc(),
   7  * atomic_dec_and_test() - but percpu.
   8  *
   9  * There's one important difference between percpu refs and normal atomic_t
  10  * refcounts; you have to keep track of your initial refcount, and then when you
  11  * start shutting down you call percpu_ref_kill() _before_ dropping the initial
  12  * refcount.
  13  *
  14  * The refcount will have a range of 0 to ((1U << 31) - 1), i.e. one bit less
  15  * than an atomic_t - this is because of the way shutdown works, see
  16  * percpu_ref_kill()/PCPU_COUNT_BIAS.
  17  *
  18  * Before you call percpu_ref_kill(), percpu_ref_put() does not check for the
  19  * refcount hitting 0 - it can't, if it was in percpu mode. percpu_ref_kill()
  20  * puts the ref back in single atomic_t mode, collecting the per cpu refs and
  21  * issuing the appropriate barriers, and then marks the ref as shutting down so
  22  * that percpu_ref_put() will check for the ref hitting 0.  After it returns,
  23  * it's safe to drop the initial ref.
  24  *
  25  * USAGE:
  26  *
  27  * See fs/aio.c for some example usage; it's used there for struct kioctx, which
  28  * is created when userspaces calls io_setup(), and destroyed when userspace
  29  * calls io_destroy() or the process exits.
  30  *
  31  * In the aio code, kill_ioctx() is called when we wish to destroy a kioctx; it
  32  * calls percpu_ref_kill(), then hlist_del_rcu() and sychronize_rcu() to remove
  33  * the kioctx from the proccess's list of kioctxs - after that, there can't be
  34  * any new users of the kioctx (from lookup_ioctx()) and it's then safe to drop
  35  * the initial ref with percpu_ref_put().
  36  *
  37  * Code that does a two stage shutdown like this often needs some kind of
  38  * explicit synchronization to ensure the initial refcount can only be dropped
  39  * once - percpu_ref_kill() does this for you, it returns true once and false if
  40  * someone else already called it. The aio code uses it this way, but it's not
  41  * necessary if the code has some other mechanism to synchronize teardown.
  42  * around.
  43  */
  44
  45 #ifndef _LINUX_PERCPU_REFCOUNT_H
  46 #define _LINUX_PERCPU_REFCOUNT_H
  47
  48 #include <linux/atomic.h>
  49 #include <linux/kernel.h>
  50 #include <linux/percpu.h>
  51 #include <linux/rcupdate.h>
  52
  53 struct percpu_ref;
  54 typedef void (percpu_ref_func_t)(struct percpu_ref *);
  55
  56 struct percpu_ref {
  57         atomic_t                count;
  58         /*
  59          * The low bit of the pointer indicates whether the ref is in percpu
  60          * mode; if set, then get/put will manipulate the atomic_t.
  61          */
  62         unsigned long           pcpu_count_ptr;
  63         percpu_ref_func_t       *release;
  64         percpu_ref_func_t       *confirm_kill;
  65         struct rcu_head         rcu;
  66 };
  67
  68 int __must_check percpu_ref_init(struct percpu_ref *ref,
  69                                  percpu_ref_func_t *release);
  70 void percpu_ref_reinit(struct percpu_ref *ref);
  71 void percpu_ref_exit(struct percpu_ref *ref);
  72 void percpu_ref_kill_and_confirm(struct percpu_ref *ref,
  73                                  percpu_ref_func_t *confirm_kill);
  74
  75 /**
  76  * percpu_ref_kill - drop the initial ref
  77  * @ref: percpu_ref to kill
  78  *
  79  * Must be used to drop the initial ref on a percpu refcount; must be called
  80  * precisely once before shutdown.
  81  *
  82  * Puts @ref in non percpu mode, then does a call_rcu() before gathering up the
  83  * percpu counters and dropping the initial ref.
  84  */
  85 static inline void percpu_ref_kill(struct percpu_ref *ref)
  86 {
  87         return percpu_ref_kill_and_confirm(ref, NULL);
  88 }
  89
  90 #define PCPU_REF_DEAD           1
  91
  92 /*
  93  * Internal helper.  Don't use outside percpu-refcount proper.  The
  94  * function doesn't return the pointer and let the caller test it for NULL
  95  * because doing so forces the compiler to generate two conditional
  96  * branches as it can't assume that @ref->pcpu_count is not NULL.
  97  */
  98 static inline bool __pcpu_ref_alive(struct percpu_ref *ref,
  99                                     unsigned __percpu **pcpu_countp)
 100 {
 101         unsigned long pcpu_ptr = ACCESS_ONCE(ref->pcpu_count_ptr);
 102
 103         /* paired with smp_store_release() in percpu_ref_reinit() */
 104         smp_read_barrier_depends();
 105
 106         if (unlikely(pcpu_ptr & PCPU_REF_DEAD))
 107                 return false;
 108
 109         *pcpu_countp = (unsigned __percpu *)pcpu_ptr;
 110         return true;
 111 }
 112
 113 /**
 114  * percpu_ref_get - increment a percpu refcount
 115  * @ref: percpu_ref to get
 116  *
 117  * Analagous to atomic_inc().
 118   */
 119 static inline void percpu_ref_get(struct percpu_ref *ref)
 120 {
 121         unsigned __percpu *pcpu_count;
 122
 123         rcu_read_lock_sched();
 124
 125         if (__pcpu_ref_alive(ref, &pcpu_count))
 126                 this_cpu_inc(*pcpu_count);
 127         else
 128                 atomic_inc(&ref->count);
 129
 130         rcu_read_unlock_sched();
 131 }
 132
 133 /**
 134  * percpu_ref_tryget - try to increment a percpu refcount
 135  * @ref: percpu_ref to try-get
 136  *
 137  * Increment a percpu refcount unless its count already reached zero.
 138  * Returns %true on success; %false on failure.
 139  *
 140  * The caller is responsible for ensuring that @ref stays accessible.
 141  */
 142 static inline bool percpu_ref_tryget(struct percpu_ref *ref)
 143 {
 144         unsigned __percpu *pcpu_count;
 145         int ret = false;
 146
 147         rcu_read_lock_sched();
 148
 149         if (__pcpu_ref_alive(ref, &pcpu_count)) {
 150                 this_cpu_inc(*pcpu_count);
 151                 ret = true;
 152         } else {
 153                 ret = atomic_inc_not_zero(&ref->count);
 154         }
 155
 156         rcu_read_unlock_sched();
 157
 158         return ret;
 159 }
 160
 161 /**
 162  * percpu_ref_tryget_live - try to increment a live percpu refcount
 163  * @ref: percpu_ref to try-get
 164  *
 165  * Increment a percpu refcount unless it has already been killed.  Returns
 166  * %true on success; %false on failure.
 167  *
 168  * Completion of percpu_ref_kill() in itself doesn't guarantee that tryget
 169  * will fail.  For such guarantee, percpu_ref_kill_and_confirm() should be
 170  * used.  After the confirm_kill callback is invoked, it's guaranteed that
 171  * no new reference will be given out by percpu_ref_tryget().
 172  *
 173  * The caller is responsible for ensuring that @ref stays accessible.
 174  */
 175 static inline bool percpu_ref_tryget_live(struct percpu_ref *ref)
 176 {
 177         unsigned __percpu *pcpu_count;
 178         int ret = false;
 179
 180         rcu_read_lock_sched();
 181
 182         if (__pcpu_ref_alive(ref, &pcpu_count)) {
 183                 this_cpu_inc(*pcpu_count);
 184                 ret = true;
 185         }
 186
 187         rcu_read_unlock_sched();
 188
 189         return ret;
 190 }
 191
 192 /**
 193  * percpu_ref_put - decrement a percpu refcount
 194  * @ref: percpu_ref to put
 195  *
 196  * Decrement the refcount, and if 0, call the release function (which was passed
 197  * to percpu_ref_init())
 198  */
 199 static inline void percpu_ref_put(struct percpu_ref *ref)
 200 {
 201         unsigned __percpu *pcpu_count;
 202
 203         rcu_read_lock_sched();
 204
 205         if (__pcpu_ref_alive(ref, &pcpu_count))
 206                 this_cpu_dec(*pcpu_count);
 207         else if (unlikely(atomic_dec_and_test(&ref->count)))
 208                 ref->release(ref);
 209
 210         rcu_read_unlock_sched();
 211 }
 212
 213 /**
 214  * percpu_ref_is_zero - test whether a percpu refcount reached zero
 215  * @ref: percpu_ref to test
 216  *
 217  * Returns %true if @ref reached zero.
 218  */
 219 static inline bool percpu_ref_is_zero(struct percpu_ref *ref)
 220 {
 221         unsigned __percpu *pcpu_count;
 222
 223         if (__pcpu_ref_alive(ref, &pcpu_count))
 224                 return false;
 225         return !atomic_read(&ref->count);
 226 }
 227
 228 #endif