]> git.karo-electronics.de Git - linux-beck.git/blob - lib/percpu-refcount.c
5a6d43baccc52782ca50436113d075ada9a08f84
[linux-beck.git] / lib / percpu-refcount.c
1 #define pr_fmt(fmt) "%s: " fmt "\n", __func__
2
3 #include <linux/kernel.h>
4 #include <linux/sched.h>
5 #include <linux/wait.h>
6 #include <linux/percpu-refcount.h>
7
8 /*
9  * Initially, a percpu refcount is just a set of percpu counters. Initially, we
10  * don't try to detect the ref hitting 0 - which means that get/put can just
11  * increment or decrement the local counter. Note that the counter on a
12  * particular cpu can (and will) wrap - this is fine, when we go to shutdown the
13  * percpu counters will all sum to the correct value
14  *
15  * (More precisely: because moduler arithmatic is commutative the sum of all the
16  * percpu_count vars will be equal to what it would have been if all the gets
17  * and puts were done to a single integer, even if some of the percpu integers
18  * overflow or underflow).
19  *
20  * The real trick to implementing percpu refcounts is shutdown. We can't detect
21  * the ref hitting 0 on every put - this would require global synchronization
22  * and defeat the whole purpose of using percpu refs.
23  *
24  * What we do is require the user to keep track of the initial refcount; we know
25  * the ref can't hit 0 before the user drops the initial ref, so as long as we
26  * convert to non percpu mode before the initial ref is dropped everything
27  * works.
28  *
29  * Converting to non percpu mode is done with some RCUish stuff in
30  * percpu_ref_kill. Additionally, we need a bias value so that the
31  * atomic_long_t can't hit 0 before we've added up all the percpu refs.
32  */
33
34 #define PERCPU_COUNT_BIAS       (1LU << (BITS_PER_LONG - 1))
35
36 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(percpu_ref_switch_waitq);
37
38 static unsigned long __percpu *percpu_count_ptr(struct percpu_ref *ref)
39 {
40         return (unsigned long __percpu *)
41                 (ref->percpu_count_ptr & ~__PERCPU_REF_ATOMIC_DEAD);
42 }
43
44 /**
45  * percpu_ref_init - initialize a percpu refcount
46  * @ref: percpu_ref to initialize
47  * @release: function which will be called when refcount hits 0
48  * @gfp: allocation mask to use
49  *
50  * Initializes the refcount in single atomic counter mode with a refcount of 1;
51  * analagous to atomic_long_set(ref, 1).
52  *
53  * Note that @release must not sleep - it may potentially be called from RCU
54  * callback context by percpu_ref_kill().
55  */
56 int percpu_ref_init(struct percpu_ref *ref, percpu_ref_func_t *release,
57                     gfp_t gfp)
58 {
59         size_t align = max_t(size_t, 1 << __PERCPU_REF_FLAG_BITS,
60                              __alignof__(unsigned long));
61
62         atomic_long_set(&ref->count, 1 + PERCPU_COUNT_BIAS);
63
64         ref->percpu_count_ptr = (unsigned long)
65                 __alloc_percpu_gfp(sizeof(unsigned long), align, gfp);
66         if (!ref->percpu_count_ptr)
67                 return -ENOMEM;
68
69         ref->release = release;
70         return 0;
71 }
72 EXPORT_SYMBOL_GPL(percpu_ref_init);
73
74 /**
75  * percpu_ref_exit - undo percpu_ref_init()
76  * @ref: percpu_ref to exit
77  *
78  * This function exits @ref.  The caller is responsible for ensuring that
79  * @ref is no longer in active use.  The usual places to invoke this
80  * function from are the @ref->release() callback or in init failure path
81  * where percpu_ref_init() succeeded but other parts of the initialization
82  * of the embedding object failed.
83  */
84 void percpu_ref_exit(struct percpu_ref *ref)
85 {
86         unsigned long __percpu *percpu_count = percpu_count_ptr(ref);
87
88         if (percpu_count) {
89                 free_percpu(percpu_count);
90                 ref->percpu_count_ptr = __PERCPU_REF_ATOMIC_DEAD;
91         }
92 }
93 EXPORT_SYMBOL_GPL(percpu_ref_exit);
94
95 static void percpu_ref_call_confirm_rcu(struct rcu_head *rcu)
96 {
97         struct percpu_ref *ref = container_of(rcu, struct percpu_ref, rcu);
98
99         ref->confirm_switch(ref);
100         ref->confirm_switch = NULL;
101         wake_up_all(&percpu_ref_switch_waitq);
102
103         /* drop ref from percpu_ref_switch_to_atomic() */
104         percpu_ref_put(ref);
105 }
106
107 static void percpu_ref_switch_to_atomic_rcu(struct rcu_head *rcu)
108 {
109         struct percpu_ref *ref = container_of(rcu, struct percpu_ref, rcu);
110         unsigned long __percpu *percpu_count = percpu_count_ptr(ref);
111         unsigned long count = 0;
112         int cpu;
113
114         for_each_possible_cpu(cpu)
115                 count += *per_cpu_ptr(percpu_count, cpu);
116
117         pr_debug("global %ld percpu %ld",
118                  atomic_long_read(&ref->count), (long)count);
119
120         /*
121          * It's crucial that we sum the percpu counters _before_ adding the sum
122          * to &ref->count; since gets could be happening on one cpu while puts
123          * happen on another, adding a single cpu's count could cause
124          * @ref->count to hit 0 before we've got a consistent value - but the
125          * sum of all the counts will be consistent and correct.
126          *
127          * Subtracting the bias value then has to happen _after_ adding count to
128          * &ref->count; we need the bias value to prevent &ref->count from
129          * reaching 0 before we add the percpu counts. But doing it at the same
130          * time is equivalent and saves us atomic operations:
131          */
132         atomic_long_add((long)count - PERCPU_COUNT_BIAS, &ref->count);
133
134         WARN_ONCE(atomic_long_read(&ref->count) <= 0,
135                   "percpu ref (%pf) <= 0 (%ld) after switching to atomic",
136                   ref->release, atomic_long_read(&ref->count));
137
138         /* @ref is viewed as dead on all CPUs, send out switch confirmation */
139         percpu_ref_call_confirm_rcu(rcu);
140 }
141
142 static void percpu_ref_noop_confirm_switch(struct percpu_ref *ref)
143 {
144 }
145
146 static void __percpu_ref_switch_to_atomic(struct percpu_ref *ref,
147                                           percpu_ref_func_t *confirm_switch)
148 {
149         if (!(ref->percpu_count_ptr & __PERCPU_REF_ATOMIC)) {
150                 /* switching from percpu to atomic */
151                 ref->percpu_count_ptr |= __PERCPU_REF_ATOMIC;
152
153                 /*
154                  * Non-NULL ->confirm_switch is used to indicate that
155                  * switching is in progress.  Use noop one if unspecified.
156                  */
157                 WARN_ON_ONCE(ref->confirm_switch);
158                 ref->confirm_switch =
159                         confirm_switch ?: percpu_ref_noop_confirm_switch;
160
161                 percpu_ref_get(ref);    /* put after confirmation */
162                 call_rcu_sched(&ref->rcu, percpu_ref_switch_to_atomic_rcu);
163         } else if (confirm_switch) {
164                 /*
165                  * Somebody already set ATOMIC.  Switching may still be in
166                  * progress.  @confirm_switch must be invoked after the
167                  * switching is complete and a full sched RCU grace period
168                  * has passed.  Wait synchronously for the previous
169                  * switching and schedule @confirm_switch invocation.
170                  */
171                 wait_event(percpu_ref_switch_waitq, !ref->confirm_switch);
172                 ref->confirm_switch = confirm_switch;
173
174                 percpu_ref_get(ref);    /* put after confirmation */
175                 call_rcu_sched(&ref->rcu, percpu_ref_call_confirm_rcu);
176         }
177 }
178
179 /**
180  * percpu_ref_switch_to_atomic - switch a percpu_ref to atomic mode
181  * @ref: percpu_ref to switch to atomic mode
182  * @confirm_switch: optional confirmation callback
183  *
184  * There's no reason to use this function for the usual reference counting.
185  * Use percpu_ref_kill[_and_confirm]().
186  *
187  * Schedule switching of @ref to atomic mode.  All its percpu counts will
188  * be collected to the main atomic counter.  On completion, when all CPUs
189  * are guaraneed to be in atomic mode, @confirm_switch, which may not
190  * block, is invoked.  This function may be invoked concurrently with all
191  * the get/put operations and can safely be mixed with kill and reinit
192  * operations.
193  *
194  * This function normally doesn't block and can be called from any context
195  * but it may block if @confirm_kill is specified and @ref is already in
196  * the process of switching to atomic mode.  In such cases, @confirm_switch
197  * will be invoked after the switching is complete.
198  *
199  * Due to the way percpu_ref is implemented, @confirm_switch will be called
200  * after at least one full sched RCU grace period has passed but this is an
201  * implementation detail and must not be depended upon.
202  */
203 void percpu_ref_switch_to_atomic(struct percpu_ref *ref,
204                                  percpu_ref_func_t *confirm_switch)
205 {
206         __percpu_ref_switch_to_atomic(ref, confirm_switch);
207 }
208
209 static void __percpu_ref_switch_to_percpu(struct percpu_ref *ref)
210 {
211         unsigned long __percpu *percpu_count = percpu_count_ptr(ref);
212         int cpu;
213
214         BUG_ON(!percpu_count);
215
216         if (!(ref->percpu_count_ptr & __PERCPU_REF_ATOMIC))
217                 return;
218
219         wait_event(percpu_ref_switch_waitq, !ref->confirm_switch);
220
221         atomic_long_add(PERCPU_COUNT_BIAS, &ref->count);
222
223         /*
224          * Restore per-cpu operation.  smp_store_release() is paired with
225          * smp_read_barrier_depends() in __ref_is_percpu() and guarantees
226          * that the zeroing is visible to all percpu accesses which can see
227          * the following __PERCPU_REF_ATOMIC clearing.
228          */
229         for_each_possible_cpu(cpu)
230                 *per_cpu_ptr(percpu_count, cpu) = 0;
231
232         smp_store_release(&ref->percpu_count_ptr,
233                           ref->percpu_count_ptr & ~__PERCPU_REF_ATOMIC);
234 }
235
236 /**
237  * percpu_ref_switch_to_percpu - switch a percpu_ref to percpu mode
238  * @ref: percpu_ref to switch to percpu mode
239  *
240  * There's no reason to use this function for the usual reference counting.
241  * To re-use an expired ref, use percpu_ref_reinit().
242  *
243  * Switch @ref to percpu mode.  This function may be invoked concurrently
244  * with all the get/put operations and can safely be mixed with kill and
245  * reinit operations.
246  *
247  * This function normally doesn't block and can be called from any context
248  * but it may block if @ref is in the process of switching to atomic mode
249  * by percpu_ref_switch_atomic().
250  */
251 void percpu_ref_switch_to_percpu(struct percpu_ref *ref)
252 {
253         /* a dying or dead ref can't be switched to percpu mode w/o reinit */
254         if (!(ref->percpu_count_ptr & __PERCPU_REF_DEAD))
255                 __percpu_ref_switch_to_percpu(ref);
256 }
257
258 /**
259  * percpu_ref_kill_and_confirm - drop the initial ref and schedule confirmation
260  * @ref: percpu_ref to kill
261  * @confirm_kill: optional confirmation callback
262  *
263  * Equivalent to percpu_ref_kill() but also schedules kill confirmation if
264  * @confirm_kill is not NULL.  @confirm_kill, which may not block, will be
265  * called after @ref is seen as dead from all CPUs at which point all
266  * further invocations of percpu_ref_tryget_live() will fail.  See
267  * percpu_ref_tryget_live() for details.
268  *
269  * This function normally doesn't block and can be called from any context
270  * but it may block if @confirm_kill is specified and @ref is in the
271  * process of switching to atomic mode by percpu_ref_switch_atomic().
272  *
273  * Due to the way percpu_ref is implemented, @confirm_switch will be called
274  * after at least one full sched RCU grace period has passed but this is an
275  * implementation detail and must not be depended upon.
276  */
277 void percpu_ref_kill_and_confirm(struct percpu_ref *ref,
278                                  percpu_ref_func_t *confirm_kill)
279 {
280         WARN_ONCE(ref->percpu_count_ptr & __PERCPU_REF_DEAD,
281                   "%s called more than once on %pf!", __func__, ref->release);
282
283         ref->percpu_count_ptr |= __PERCPU_REF_DEAD;
284         __percpu_ref_switch_to_atomic(ref, confirm_kill);
285         percpu_ref_put(ref);
286 }
287 EXPORT_SYMBOL_GPL(percpu_ref_kill_and_confirm);
288
289 /**
290  * percpu_ref_reinit - re-initialize a percpu refcount
291  * @ref: perpcu_ref to re-initialize
292  *
293  * Re-initialize @ref so that it's in the same state as when it finished
294  * percpu_ref_init().  @ref must have been initialized successfully and
295  * reached 0 but not exited.
296  *
297  * Note that percpu_ref_tryget[_live]() are safe to perform on @ref while
298  * this function is in progress.
299  */
300 void percpu_ref_reinit(struct percpu_ref *ref)
301 {
302         WARN_ON_ONCE(!percpu_ref_is_zero(ref));
303
304         ref->percpu_count_ptr &= ~__PERCPU_REF_DEAD;
305         percpu_ref_get(ref);
306         __percpu_ref_switch_to_percpu(ref);
307 }
308 EXPORT_SYMBOL_GPL(percpu_ref_reinit);