ASoC: Intel: Restore Baytrail ADSP streams only when ADSP was in reset
[cascardo/linux.git] / kernel / locking / rwsem-xadd.c
1 /* rwsem.c: R/W semaphores: contention handling functions
2  *
3  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com).
4  * Derived from arch/i386/kernel/semaphore.c
5  *
6  * Writer lock-stealing by Alex Shi <alex.shi@intel.com>
7  * and Michel Lespinasse <walken@google.com>
8  *
9  * Optimistic spinning by Tim Chen <tim.c.chen@intel.com>
10  * and Davidlohr Bueso <davidlohr@hp.com>. Based on mutexes.
11  */
12 #include <linux/rwsem.h>
13 #include <linux/sched.h>
14 #include <linux/init.h>
15 #include <linux/export.h>
16 #include <linux/sched/rt.h>
17
18 #include "mcs_spinlock.h"
19
20 /*
21  * Guide to the rw_semaphore's count field for common values.
22  * (32-bit case illustrated, similar for 64-bit)
23  *
24  * 0x0000000X   (1) X readers active or attempting lock, no writer waiting
25  *                  X = #active_readers + #readers attempting to lock
26  *                  (X*ACTIVE_BIAS)
27  *
28  * 0x00000000   rwsem is unlocked, and no one is waiting for the lock or
29  *              attempting to read lock or write lock.
30  *
31  * 0xffff000X   (1) X readers active or attempting lock, with waiters for lock
32  *                  X = #active readers + # readers attempting lock
33  *                  (X*ACTIVE_BIAS + WAITING_BIAS)
34  *              (2) 1 writer attempting lock, no waiters for lock
35  *                  X-1 = #active readers + #readers attempting lock
36  *                  ((X-1)*ACTIVE_BIAS + ACTIVE_WRITE_BIAS)
37  *              (3) 1 writer active, no waiters for lock
38  *                  X-1 = #active readers + #readers attempting lock
39  *                  ((X-1)*ACTIVE_BIAS + ACTIVE_WRITE_BIAS)
40  *
41  * 0xffff0001   (1) 1 reader active or attempting lock, waiters for lock
42  *                  (WAITING_BIAS + ACTIVE_BIAS)
43  *              (2) 1 writer active or attempting lock, no waiters for lock
44  *                  (ACTIVE_WRITE_BIAS)
45  *
46  * 0xffff0000   (1) There are writers or readers queued but none active
47  *                  or in the process of attempting lock.
48  *                  (WAITING_BIAS)
49  *              Note: writer can attempt to steal lock for this count by adding
50  *              ACTIVE_WRITE_BIAS in cmpxchg and checking the old count
51  *
52  * 0xfffe0001   (1) 1 writer active, or attempting lock. Waiters on queue.
53  *                  (ACTIVE_WRITE_BIAS + WAITING_BIAS)
54  *
55  * Note: Readers attempt to lock by adding ACTIVE_BIAS in down_read and checking
56  *       the count becomes more than 0 for successful lock acquisition,
57  *       i.e. the case where there are only readers or nobody has lock.
58  *       (1st and 2nd case above).
59  *
60  *       Writers attempt to lock by adding ACTIVE_WRITE_BIAS in down_write and
61  *       checking the count becomes ACTIVE_WRITE_BIAS for successful lock
62  *       acquisition (i.e. nobody else has lock or attempts lock).  If
63  *       unsuccessful, in rwsem_down_write_failed, we'll check to see if there
64  *       are only waiters but none active (5th case above), and attempt to
65  *       steal the lock.
66  *
67  */
68
69 /*
70  * Initialize an rwsem:
71  */
72 void __init_rwsem(struct rw_semaphore *sem, const char *name,
73                   struct lock_class_key *key)
74 {
75 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
76         /*
77          * Make sure we are not reinitializing a held semaphore:
78          */
79         debug_check_no_locks_freed((void *)sem, sizeof(*sem));
80         lockdep_init_map(&sem->dep_map, name, key, 0);
81 #endif
82         sem->count = RWSEM_UNLOCKED_VALUE;
83         raw_spin_lock_init(&sem->wait_lock);
84         INIT_LIST_HEAD(&sem->wait_list);
85 #ifdef CONFIG_SMP
86         sem->owner = NULL;
87         sem->osq = NULL;
88 #endif
89 }
90
91 EXPORT_SYMBOL(__init_rwsem);
92
93 enum rwsem_waiter_type {
94         RWSEM_WAITING_FOR_WRITE,
95         RWSEM_WAITING_FOR_READ
96 };
97
98 struct rwsem_waiter {
99         struct list_head list;
100         struct task_struct *task;
101         enum rwsem_waiter_type type;
102 };
103
104 enum rwsem_wake_type {
105         RWSEM_WAKE_ANY,         /* Wake whatever's at head of wait list */
106         RWSEM_WAKE_READERS,     /* Wake readers only */
107         RWSEM_WAKE_READ_OWNED   /* Waker thread holds the read lock */
108 };
109
110 /*
111  * handle the lock release when processes blocked on it that can now run
112  * - if we come here from up_xxxx(), then:
113  *   - the 'active part' of count (&0x0000ffff) reached 0 (but may have changed)
114  *   - the 'waiting part' of count (&0xffff0000) is -ve (and will still be so)
115  * - there must be someone on the queue
116  * - the spinlock must be held by the caller
117  * - woken process blocks are discarded from the list after having task zeroed
118  * - writers are only woken if downgrading is false
119  */
120 static struct rw_semaphore *
121 __rwsem_do_wake(struct rw_semaphore *sem, enum rwsem_wake_type wake_type)
122 {
123         struct rwsem_waiter *waiter;
124         struct task_struct *tsk;
125         struct list_head *next;
126         long oldcount, woken, loop, adjustment;
127
128         waiter = list_entry(sem->wait_list.next, struct rwsem_waiter, list);
129         if (waiter->type == RWSEM_WAITING_FOR_WRITE) {
130                 if (wake_type == RWSEM_WAKE_ANY)
131                         /* Wake writer at the front of the queue, but do not
132                          * grant it the lock yet as we want other writers
133                          * to be able to steal it.  Readers, on the other hand,
134                          * will block as they will notice the queued writer.
135                          */
136                         wake_up_process(waiter->task);
137                 goto out;
138         }
139
140         /* Writers might steal the lock before we grant it to the next reader.
141          * We prefer to do the first reader grant before counting readers
142          * so we can bail out early if a writer stole the lock.
143          */
144         adjustment = 0;
145         if (wake_type != RWSEM_WAKE_READ_OWNED) {
146                 adjustment = RWSEM_ACTIVE_READ_BIAS;
147  try_reader_grant:
148                 oldcount = rwsem_atomic_update(adjustment, sem) - adjustment;
149                 if (unlikely(oldcount < RWSEM_WAITING_BIAS)) {
150                         /* A writer stole the lock. Undo our reader grant. */
151                         if (rwsem_atomic_update(-adjustment, sem) &
152                                                 RWSEM_ACTIVE_MASK)
153                                 goto out;
154                         /* Last active locker left. Retry waking readers. */
155                         goto try_reader_grant;
156                 }
157         }
158
159         /* Grant an infinite number of read locks to the readers at the front
160          * of the queue.  Note we increment the 'active part' of the count by
161          * the number of readers before waking any processes up.
162          */
163         woken = 0;
164         do {
165                 woken++;
166
167                 if (waiter->list.next == &sem->wait_list)
168                         break;
169
170                 waiter = list_entry(waiter->list.next,
171                                         struct rwsem_waiter, list);
172
173         } while (waiter->type != RWSEM_WAITING_FOR_WRITE);
174
175         adjustment = woken * RWSEM_ACTIVE_READ_BIAS - adjustment;
176         if (waiter->type != RWSEM_WAITING_FOR_WRITE)
177                 /* hit end of list above */
178                 adjustment -= RWSEM_WAITING_BIAS;
179
180         if (adjustment)
181                 rwsem_atomic_add(adjustment, sem);
182
183         next = sem->wait_list.next;
184         loop = woken;
185         do {
186                 waiter = list_entry(next, struct rwsem_waiter, list);
187                 next = waiter->list.next;
188                 tsk = waiter->task;
189                 smp_mb();
190                 waiter->task = NULL;
191                 wake_up_process(tsk);
192                 put_task_struct(tsk);
193         } while (--loop);
194
195         sem->wait_list.next = next;
196         next->prev = &sem->wait_list;
197
198  out:
199         return sem;
200 }
201
202 /*
203  * Wait for the read lock to be granted
204  */
205 __visible
206 struct rw_semaphore __sched *rwsem_down_read_failed(struct rw_semaphore *sem)
207 {
208         long count, adjustment = -RWSEM_ACTIVE_READ_BIAS;
209         struct rwsem_waiter waiter;
210         struct task_struct *tsk = current;
211
212         /* set up my own style of waitqueue */
213         waiter.task = tsk;
214         waiter.type = RWSEM_WAITING_FOR_READ;
215         get_task_struct(tsk);
216
217         raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
218         if (list_empty(&sem->wait_list))
219                 adjustment += RWSEM_WAITING_BIAS;
220         list_add_tail(&waiter.list, &sem->wait_list);
221
222         /* we're now waiting on the lock, but no longer actively locking */
223         count = rwsem_atomic_update(adjustment, sem);
224
225         /* If there are no active locks, wake the front queued process(es).
226          *
227          * If there are no writers and we are first in the queue,
228          * wake our own waiter to join the existing active readers !
229          */
230         if (count == RWSEM_WAITING_BIAS ||
231             (count > RWSEM_WAITING_BIAS &&
232              adjustment != -RWSEM_ACTIVE_READ_BIAS))
233                 sem = __rwsem_do_wake(sem, RWSEM_WAKE_ANY);
234
235         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
236
237         /* wait to be given the lock */
238         while (true) {
239                 set_task_state(tsk, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
240                 if (!waiter.task)
241                         break;
242                 schedule();
243         }
244
245         tsk->state = TASK_RUNNING;
246
247         return sem;
248 }
249
250 static inline bool rwsem_try_write_lock(long count, struct rw_semaphore *sem)
251 {
252         if (!(count & RWSEM_ACTIVE_MASK)) {
253                 /* try acquiring the write lock */
254                 if (sem->count == RWSEM_WAITING_BIAS &&
255                     cmpxchg(&sem->count, RWSEM_WAITING_BIAS,
256                             RWSEM_ACTIVE_WRITE_BIAS) == RWSEM_WAITING_BIAS) {
257                         if (!list_is_singular(&sem->wait_list))
258                                 rwsem_atomic_update(RWSEM_WAITING_BIAS, sem);
259                         return true;
260                 }
261         }
262         return false;
263 }
264
265 #ifdef CONFIG_SMP
266 /*
267  * Try to acquire write lock before the writer has been put on wait queue.
268  */
269 static inline bool rwsem_try_write_lock_unqueued(struct rw_semaphore *sem)
270 {
271         long old, count = ACCESS_ONCE(sem->count);
272
273         while (true) {
274                 if (!(count == 0 || count == RWSEM_WAITING_BIAS))
275                         return false;
276
277                 old = cmpxchg(&sem->count, count, count + RWSEM_ACTIVE_WRITE_BIAS);
278                 if (old == count)
279                         return true;
280
281                 count = old;
282         }
283 }
284
285 static inline bool rwsem_can_spin_on_owner(struct rw_semaphore *sem)
286 {
287         struct task_struct *owner;
288         bool on_cpu = true;
289
290         if (need_resched())
291                 return 0;
292
293         rcu_read_lock();
294         owner = ACCESS_ONCE(sem->owner);
295         if (owner)
296                 on_cpu = owner->on_cpu;
297         rcu_read_unlock();
298
299         /*
300          * If sem->owner is not set, the rwsem owner may have
301          * just acquired it and not set the owner yet or the rwsem
302          * has been released.
303          */
304         return on_cpu;
305 }
306
307 static inline bool owner_running(struct rw_semaphore *sem,
308                                  struct task_struct *owner)
309 {
310         if (sem->owner != owner)
311                 return false;
312
313         /*
314          * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_ checking
315          * sem->owner still matches owner, if that fails, owner might
316          * point to free()d memory, if it still matches, the rcu_read_lock()
317          * ensures the memory stays valid.
318          */
319         barrier();
320
321         return owner->on_cpu;
322 }
323
324 static noinline
325 bool rwsem_spin_on_owner(struct rw_semaphore *sem, struct task_struct *owner)
326 {
327         rcu_read_lock();
328         while (owner_running(sem, owner)) {
329                 if (need_resched())
330                         break;
331
332                 arch_mutex_cpu_relax();
333         }
334         rcu_read_unlock();
335
336         /*
337          * We break out the loop above on need_resched() or when the
338          * owner changed, which is a sign for heavy contention. Return
339          * success only when sem->owner is NULL.
340          */
341         return sem->owner == NULL;
342 }
343
344 static bool rwsem_optimistic_spin(struct rw_semaphore *sem)
345 {
346         struct task_struct *owner;
347         bool taken = false;
348
349         preempt_disable();
350
351         /* sem->wait_lock should not be held when doing optimistic spinning */
352         if (!rwsem_can_spin_on_owner(sem))
353                 goto done;
354
355         if (!osq_lock(&sem->osq))
356                 goto done;
357
358         while (true) {
359                 owner = ACCESS_ONCE(sem->owner);
360                 if (owner && !rwsem_spin_on_owner(sem, owner))
361                         break;
362
363                 /* wait_lock will be acquired if write_lock is obtained */
364                 if (rwsem_try_write_lock_unqueued(sem)) {
365                         taken = true;
366                         break;
367                 }
368
369                 /*
370                  * When there's no owner, we might have preempted between the
371                  * owner acquiring the lock and setting the owner field. If
372                  * we're an RT task that will live-lock because we won't let
373                  * the owner complete.
374                  */
375                 if (!owner && (need_resched() || rt_task(current)))
376                         break;
377
378                 /*
379                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
380                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
381                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
382                  * values at the cost of a few extra spins.
383                  */
384                 arch_mutex_cpu_relax();
385         }
386         osq_unlock(&sem->osq);
387 done:
388         preempt_enable();
389         return taken;
390 }
391
392 #else
393 static bool rwsem_optimistic_spin(struct rw_semaphore *sem)
394 {
395         return false;
396 }
397 #endif
398
399 /*
400  * Wait until we successfully acquire the write lock
401  */
402 __visible
403 struct rw_semaphore __sched *rwsem_down_write_failed(struct rw_semaphore *sem)
404 {
405         long count;
406         bool waiting = true; /* any queued threads before us */
407         struct rwsem_waiter waiter;
408
409         /* undo write bias from down_write operation, stop active locking */
410         count = rwsem_atomic_update(-RWSEM_ACTIVE_WRITE_BIAS, sem);
411
412         /* do optimistic spinning and steal lock if possible */
413         if (rwsem_optimistic_spin(sem))
414                 return sem;
415
416         /*
417          * Optimistic spinning failed, proceed to the slowpath
418          * and block until we can acquire the sem.
419          */
420         waiter.task = current;
421         waiter.type = RWSEM_WAITING_FOR_WRITE;
422
423         raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
424
425         /* account for this before adding a new element to the list */
426         if (list_empty(&sem->wait_list))
427                 waiting = false;
428
429         list_add_tail(&waiter.list, &sem->wait_list);
430
431         /* we're now waiting on the lock, but no longer actively locking */
432         if (waiting) {
433                 count = ACCESS_ONCE(sem->count);
434
435                 /*
436                  * If there were already threads queued before us and there are
437                  * no active writers, the lock must be read owned; so we try to
438                  * wake any read locks that were queued ahead of us.
439                  */
440                 if (count > RWSEM_WAITING_BIAS)
441                         sem = __rwsem_do_wake(sem, RWSEM_WAKE_READERS);
442
443         } else
444                 count = rwsem_atomic_update(RWSEM_WAITING_BIAS, sem);
445
446         /* wait until we successfully acquire the lock */
447         set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
448         while (true) {
449                 if (rwsem_try_write_lock(count, sem))
450                         break;
451                 raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
452
453                 /* Block until there are no active lockers. */
454                 do {
455                         schedule();
456                         set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
457                 } while ((count = sem->count) & RWSEM_ACTIVE_MASK);
458
459                 raw_spin_lock_irq(&sem->wait_lock);
460         }
461         __set_current_state(TASK_RUNNING);
462
463         list_del(&waiter.list);
464         raw_spin_unlock_irq(&sem->wait_lock);
465
466         return sem;
467 }
468
469 /*
470  * handle waking up a waiter on the semaphore
471  * - up_read/up_write has decremented the active part of count if we come here
472  */
473 __visible
474 struct rw_semaphore *rwsem_wake(struct rw_semaphore *sem)
475 {
476         unsigned long flags;
477
478         raw_spin_lock_irqsave(&sem->wait_lock, flags);
479
480         /* do nothing if list empty */
481         if (!list_empty(&sem->wait_list))
482                 sem = __rwsem_do_wake(sem, RWSEM_WAKE_ANY);
483
484         raw_spin_unlock_irqrestore(&sem->wait_lock, flags);
485
486         return sem;
487 }
488
489 /*
490  * downgrade a write lock into a read lock
491  * - caller incremented waiting part of count and discovered it still negative
492  * - just wake up any readers at the front of the queue
493  */
494 __visible
495 struct rw_semaphore *rwsem_downgrade_wake(struct rw_semaphore *sem)
496 {
497         unsigned long flags;
498
499         raw_spin_lock_irqsave(&sem->wait_lock, flags);
500
501         /* do nothing if list empty */
502         if (!list_empty(&sem->wait_list))
503                 sem = __rwsem_do_wake(sem, RWSEM_WAKE_READ_OWNED);
504
505         raw_spin_unlock_irqrestore(&sem->wait_lock, flags);
506
507         return sem;
508 }
509
510 EXPORT_SYMBOL(rwsem_down_read_failed);
511 EXPORT_SYMBOL(rwsem_down_write_failed);
512 EXPORT_SYMBOL(rwsem_wake);
513 EXPORT_SYMBOL(rwsem_downgrade_wake);