sched/headers: Prepare to move signal wakeup & sigpending methods from <linux/sched...
[platform/kernel/linux-starfive.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/signal.h>
23 #include <linux/sched/rt.h>
24 #include <linux/sched/wake_q.h>
25 #include <linux/export.h>
26 #include <linux/spinlock.h>
27 #include <linux/interrupt.h>
28 #include <linux/debug_locks.h>
29 #include <linux/osq_lock.h>
30
31 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
32 # include "mutex-debug.h"
33 #else
34 # include "mutex.h"
35 #endif
36
37 void
38 __mutex_init(struct mutex *lock, const char *name, struct lock_class_key *key)
39 {
40         atomic_long_set(&lock->owner, 0);
41         spin_lock_init(&lock->wait_lock);
42         INIT_LIST_HEAD(&lock->wait_list);
43 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
44         osq_lock_init(&lock->osq);
45 #endif
46
47         debug_mutex_init(lock, name, key);
48 }
49 EXPORT_SYMBOL(__mutex_init);
50
51 /*
52  * @owner: contains: 'struct task_struct *' to the current lock owner,
53  * NULL means not owned. Since task_struct pointers are aligned at
54  * at least L1_CACHE_BYTES, we have low bits to store extra state.
55  *
56  * Bit0 indicates a non-empty waiter list; unlock must issue a wakeup.
57  * Bit1 indicates unlock needs to hand the lock to the top-waiter
58  * Bit2 indicates handoff has been done and we're waiting for pickup.
59  */
60 #define MUTEX_FLAG_WAITERS      0x01
61 #define MUTEX_FLAG_HANDOFF      0x02
62 #define MUTEX_FLAG_PICKUP       0x04
63
64 #define MUTEX_FLAGS             0x07
65
66 static inline struct task_struct *__owner_task(unsigned long owner)
67 {
68         return (struct task_struct *)(owner & ~MUTEX_FLAGS);
69 }
70
71 static inline unsigned long __owner_flags(unsigned long owner)
72 {
73         return owner & MUTEX_FLAGS;
74 }
75
76 /*
77  * Trylock variant that retuns the owning task on failure.
78  */
79 static inline struct task_struct *__mutex_trylock_or_owner(struct mutex *lock)
80 {
81         unsigned long owner, curr = (unsigned long)current;
82
83         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
84         for (;;) { /* must loop, can race against a flag */
85                 unsigned long old, flags = __owner_flags(owner);
86                 unsigned long task = owner & ~MUTEX_FLAGS;
87
88                 if (task) {
89                         if (likely(task != curr))
90                                 break;
91
92                         if (likely(!(flags & MUTEX_FLAG_PICKUP)))
93                                 break;
94
95                         flags &= ~MUTEX_FLAG_PICKUP;
96                 } else {
97 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
98                         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(flags & MUTEX_FLAG_PICKUP);
99 #endif
100                 }
101
102                 /*
103                  * We set the HANDOFF bit, we must make sure it doesn't live
104                  * past the point where we acquire it. This would be possible
105                  * if we (accidentally) set the bit on an unlocked mutex.
106                  */
107                 flags &= ~MUTEX_FLAG_HANDOFF;
108
109                 old = atomic_long_cmpxchg_acquire(&lock->owner, owner, curr | flags);
110                 if (old == owner)
111                         return NULL;
112
113                 owner = old;
114         }
115
116         return __owner_task(owner);
117 }
118
119 /*
120  * Actual trylock that will work on any unlocked state.
121  */
122 static inline bool __mutex_trylock(struct mutex *lock)
123 {
124         return !__mutex_trylock_or_owner(lock);
125 }
126
127 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
128 /*
129  * Lockdep annotations are contained to the slow paths for simplicity.
130  * There is nothing that would stop spreading the lockdep annotations outwards
131  * except more code.
132  */
133
134 /*
135  * Optimistic trylock that only works in the uncontended case. Make sure to
136  * follow with a __mutex_trylock() before failing.
137  */
138 static __always_inline bool __mutex_trylock_fast(struct mutex *lock)
139 {
140         unsigned long curr = (unsigned long)current;
141
142         if (!atomic_long_cmpxchg_acquire(&lock->owner, 0UL, curr))
143                 return true;
144
145         return false;
146 }
147
148 static __always_inline bool __mutex_unlock_fast(struct mutex *lock)
149 {
150         unsigned long curr = (unsigned long)current;
151
152         if (atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, curr, 0UL) == curr)
153                 return true;
154
155         return false;
156 }
157 #endif
158
159 static inline void __mutex_set_flag(struct mutex *lock, unsigned long flag)
160 {
161         atomic_long_or(flag, &lock->owner);
162 }
163
164 static inline void __mutex_clear_flag(struct mutex *lock, unsigned long flag)
165 {
166         atomic_long_andnot(flag, &lock->owner);
167 }
168
169 static inline bool __mutex_waiter_is_first(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter)
170 {
171         return list_first_entry(&lock->wait_list, struct mutex_waiter, list) == waiter;
172 }
173
174 /*
175  * Give up ownership to a specific task, when @task = NULL, this is equivalent
176  * to a regular unlock. Sets PICKUP on a handoff, clears HANDOF, preserves
177  * WAITERS. Provides RELEASE semantics like a regular unlock, the
178  * __mutex_trylock() provides a matching ACQUIRE semantics for the handoff.
179  */
180 static void __mutex_handoff(struct mutex *lock, struct task_struct *task)
181 {
182         unsigned long owner = atomic_long_read(&lock->owner);
183
184         for (;;) {
185                 unsigned long old, new;
186
187 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
188                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
189                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
190 #endif
191
192                 new = (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS);
193                 new |= (unsigned long)task;
194                 if (task)
195                         new |= MUTEX_FLAG_PICKUP;
196
197                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner, new);
198                 if (old == owner)
199                         break;
200
201                 owner = old;
202         }
203 }
204
205 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
206 /*
207  * We split the mutex lock/unlock logic into separate fastpath and
208  * slowpath functions, to reduce the register pressure on the fastpath.
209  * We also put the fastpath first in the kernel image, to make sure the
210  * branch is predicted by the CPU as default-untaken.
211  */
212 static void __sched __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock);
213
214 /**
215  * mutex_lock - acquire the mutex
216  * @lock: the mutex to be acquired
217  *
218  * Lock the mutex exclusively for this task. If the mutex is not
219  * available right now, it will sleep until it can get it.
220  *
221  * The mutex must later on be released by the same task that
222  * acquired it. Recursive locking is not allowed. The task
223  * may not exit without first unlocking the mutex. Also, kernel
224  * memory where the mutex resides must not be freed with
225  * the mutex still locked. The mutex must first be initialized
226  * (or statically defined) before it can be locked. memset()-ing
227  * the mutex to 0 is not allowed.
228  *
229  * ( The CONFIG_DEBUG_MUTEXES .config option turns on debugging
230  *   checks that will enforce the restrictions and will also do
231  *   deadlock debugging. )
232  *
233  * This function is similar to (but not equivalent to) down().
234  */
235 void __sched mutex_lock(struct mutex *lock)
236 {
237         might_sleep();
238
239         if (!__mutex_trylock_fast(lock))
240                 __mutex_lock_slowpath(lock);
241 }
242 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock);
243 #endif
244
245 static __always_inline void
246 ww_mutex_lock_acquired(struct ww_mutex *ww, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
247 {
248 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
249         /*
250          * If this WARN_ON triggers, you used ww_mutex_lock to acquire,
251          * but released with a normal mutex_unlock in this call.
252          *
253          * This should never happen, always use ww_mutex_unlock.
254          */
255         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww->ctx);
256
257         /*
258          * Not quite done after calling ww_acquire_done() ?
259          */
260         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->done_acquire);
261
262         if (ww_ctx->contending_lock) {
263                 /*
264                  * After -EDEADLK you tried to
265                  * acquire a different ww_mutex? Bad!
266                  */
267                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock != ww);
268
269                 /*
270                  * You called ww_mutex_lock after receiving -EDEADLK,
271                  * but 'forgot' to unlock everything else first?
272                  */
273                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->acquired > 0);
274                 ww_ctx->contending_lock = NULL;
275         }
276
277         /*
278          * Naughty, using a different class will lead to undefined behavior!
279          */
280         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->ww_class != ww->ww_class);
281 #endif
282         ww_ctx->acquired++;
283 }
284
285 static inline bool __sched
286 __ww_ctx_stamp_after(struct ww_acquire_ctx *a, struct ww_acquire_ctx *b)
287 {
288         return a->stamp - b->stamp <= LONG_MAX &&
289                (a->stamp != b->stamp || a > b);
290 }
291
292 /*
293  * Wake up any waiters that may have to back off when the lock is held by the
294  * given context.
295  *
296  * Due to the invariants on the wait list, this can only affect the first
297  * waiter with a context.
298  *
299  * The current task must not be on the wait list.
300  */
301 static void __sched
302 __ww_mutex_wakeup_for_backoff(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
303 {
304         struct mutex_waiter *cur;
305
306         lockdep_assert_held(&lock->wait_lock);
307
308         list_for_each_entry(cur, &lock->wait_list, list) {
309                 if (!cur->ww_ctx)
310                         continue;
311
312                 if (cur->ww_ctx->acquired > 0 &&
313                     __ww_ctx_stamp_after(cur->ww_ctx, ww_ctx)) {
314                         debug_mutex_wake_waiter(lock, cur);
315                         wake_up_process(cur->task);
316                 }
317
318                 break;
319         }
320 }
321
322 /*
323  * After acquiring lock with fastpath or when we lost out in contested
324  * slowpath, set ctx and wake up any waiters so they can recheck.
325  */
326 static __always_inline void
327 ww_mutex_set_context_fastpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
328 {
329         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
330
331         lock->ctx = ctx;
332
333         /*
334          * The lock->ctx update should be visible on all cores before
335          * the atomic read is done, otherwise contended waiters might be
336          * missed. The contended waiters will either see ww_ctx == NULL
337          * and keep spinning, or it will acquire wait_lock, add itself
338          * to waiter list and sleep.
339          */
340         smp_mb(); /* ^^^ */
341
342         /*
343          * Check if lock is contended, if not there is nobody to wake up
344          */
345         if (likely(!(atomic_long_read(&lock->base.owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS)))
346                 return;
347
348         /*
349          * Uh oh, we raced in fastpath, wake up everyone in this case,
350          * so they can see the new lock->ctx.
351          */
352         spin_lock(&lock->base.wait_lock);
353         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(&lock->base, ctx);
354         spin_unlock(&lock->base.wait_lock);
355 }
356
357 /*
358  * After acquiring lock in the slowpath set ctx.
359  *
360  * Unlike for the fast path, the caller ensures that waiters are woken up where
361  * necessary.
362  *
363  * Callers must hold the mutex wait_lock.
364  */
365 static __always_inline void
366 ww_mutex_set_context_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
367 {
368         ww_mutex_lock_acquired(lock, ctx);
369         lock->ctx = ctx;
370 }
371
372 #ifdef CONFIG_MUTEX_SPIN_ON_OWNER
373
374 static inline
375 bool ww_mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
376                             struct mutex_waiter *waiter)
377 {
378         struct ww_mutex *ww;
379
380         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
381
382         /*
383          * If ww->ctx is set the contents are undefined, only
384          * by acquiring wait_lock there is a guarantee that
385          * they are not invalid when reading.
386          *
387          * As such, when deadlock detection needs to be
388          * performed the optimistic spinning cannot be done.
389          *
390          * Check this in every inner iteration because we may
391          * be racing against another thread's ww_mutex_lock.
392          */
393         if (ww_ctx->acquired > 0 && READ_ONCE(ww->ctx))
394                 return false;
395
396         /*
397          * If we aren't on the wait list yet, cancel the spin
398          * if there are waiters. We want  to avoid stealing the
399          * lock from a waiter with an earlier stamp, since the
400          * other thread may already own a lock that we also
401          * need.
402          */
403         if (!waiter && (atomic_long_read(&lock->owner) & MUTEX_FLAG_WAITERS))
404                 return false;
405
406         /*
407          * Similarly, stop spinning if we are no longer the
408          * first waiter.
409          */
410         if (waiter && !__mutex_waiter_is_first(lock, waiter))
411                 return false;
412
413         return true;
414 }
415
416 /*
417  * Look out! "owner" is an entirely speculative pointer access and not
418  * reliable.
419  *
420  * "noinline" so that this function shows up on perf profiles.
421  */
422 static noinline
423 bool mutex_spin_on_owner(struct mutex *lock, struct task_struct *owner,
424                          struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
425 {
426         bool ret = true;
427
428         rcu_read_lock();
429         while (__mutex_owner(lock) == owner) {
430                 /*
431                  * Ensure we emit the owner->on_cpu, dereference _after_
432                  * checking lock->owner still matches owner. If that fails,
433                  * owner might point to freed memory. If it still matches,
434                  * the rcu_read_lock() ensures the memory stays valid.
435                  */
436                 barrier();
437
438                 /*
439                  * Use vcpu_is_preempted to detect lock holder preemption issue.
440                  */
441                 if (!owner->on_cpu || need_resched() ||
442                                 vcpu_is_preempted(task_cpu(owner))) {
443                         ret = false;
444                         break;
445                 }
446
447                 if (ww_ctx && !ww_mutex_spin_on_owner(lock, ww_ctx, waiter)) {
448                         ret = false;
449                         break;
450                 }
451
452                 cpu_relax();
453         }
454         rcu_read_unlock();
455
456         return ret;
457 }
458
459 /*
460  * Initial check for entering the mutex spinning loop
461  */
462 static inline int mutex_can_spin_on_owner(struct mutex *lock)
463 {
464         struct task_struct *owner;
465         int retval = 1;
466
467         if (need_resched())
468                 return 0;
469
470         rcu_read_lock();
471         owner = __mutex_owner(lock);
472
473         /*
474          * As lock holder preemption issue, we both skip spinning if task is not
475          * on cpu or its cpu is preempted
476          */
477         if (owner)
478                 retval = owner->on_cpu && !vcpu_is_preempted(task_cpu(owner));
479         rcu_read_unlock();
480
481         /*
482          * If lock->owner is not set, the mutex has been released. Return true
483          * such that we'll trylock in the spin path, which is a faster option
484          * than the blocking slow path.
485          */
486         return retval;
487 }
488
489 /*
490  * Optimistic spinning.
491  *
492  * We try to spin for acquisition when we find that the lock owner
493  * is currently running on a (different) CPU and while we don't
494  * need to reschedule. The rationale is that if the lock owner is
495  * running, it is likely to release the lock soon.
496  *
497  * The mutex spinners are queued up using MCS lock so that only one
498  * spinner can compete for the mutex. However, if mutex spinning isn't
499  * going to happen, there is no point in going through the lock/unlock
500  * overhead.
501  *
502  * Returns true when the lock was taken, otherwise false, indicating
503  * that we need to jump to the slowpath and sleep.
504  *
505  * The waiter flag is set to true if the spinner is a waiter in the wait
506  * queue. The waiter-spinner will spin on the lock directly and concurrently
507  * with the spinner at the head of the OSQ, if present, until the owner is
508  * changed to itself.
509  */
510 static __always_inline bool
511 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
512                       const bool use_ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
513 {
514         if (!waiter) {
515                 /*
516                  * The purpose of the mutex_can_spin_on_owner() function is
517                  * to eliminate the overhead of osq_lock() and osq_unlock()
518                  * in case spinning isn't possible. As a waiter-spinner
519                  * is not going to take OSQ lock anyway, there is no need
520                  * to call mutex_can_spin_on_owner().
521                  */
522                 if (!mutex_can_spin_on_owner(lock))
523                         goto fail;
524
525                 /*
526                  * In order to avoid a stampede of mutex spinners trying to
527                  * acquire the mutex all at once, the spinners need to take a
528                  * MCS (queued) lock first before spinning on the owner field.
529                  */
530                 if (!osq_lock(&lock->osq))
531                         goto fail;
532         }
533
534         for (;;) {
535                 struct task_struct *owner;
536
537                 /* Try to acquire the mutex... */
538                 owner = __mutex_trylock_or_owner(lock);
539                 if (!owner)
540                         break;
541
542                 /*
543                  * There's an owner, wait for it to either
544                  * release the lock or go to sleep.
545                  */
546                 if (!mutex_spin_on_owner(lock, owner, ww_ctx, waiter))
547                         goto fail_unlock;
548
549                 /*
550                  * The cpu_relax() call is a compiler barrier which forces
551                  * everything in this loop to be re-loaded. We don't need
552                  * memory barriers as we'll eventually observe the right
553                  * values at the cost of a few extra spins.
554                  */
555                 cpu_relax();
556         }
557
558         if (!waiter)
559                 osq_unlock(&lock->osq);
560
561         return true;
562
563
564 fail_unlock:
565         if (!waiter)
566                 osq_unlock(&lock->osq);
567
568 fail:
569         /*
570          * If we fell out of the spin path because of need_resched(),
571          * reschedule now, before we try-lock the mutex. This avoids getting
572          * scheduled out right after we obtained the mutex.
573          */
574         if (need_resched()) {
575                 /*
576                  * We _should_ have TASK_RUNNING here, but just in case
577                  * we do not, make it so, otherwise we might get stuck.
578                  */
579                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
580                 schedule_preempt_disabled();
581         }
582
583         return false;
584 }
585 #else
586 static __always_inline bool
587 mutex_optimistic_spin(struct mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ww_ctx,
588                       const bool use_ww_ctx, struct mutex_waiter *waiter)
589 {
590         return false;
591 }
592 #endif
593
594 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip);
595
596 /**
597  * mutex_unlock - release the mutex
598  * @lock: the mutex to be released
599  *
600  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously.
601  *
602  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
603  * of a not locked mutex is not allowed.
604  *
605  * This function is similar to (but not equivalent to) up().
606  */
607 void __sched mutex_unlock(struct mutex *lock)
608 {
609 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
610         if (__mutex_unlock_fast(lock))
611                 return;
612 #endif
613         __mutex_unlock_slowpath(lock, _RET_IP_);
614 }
615 EXPORT_SYMBOL(mutex_unlock);
616
617 /**
618  * ww_mutex_unlock - release the w/w mutex
619  * @lock: the mutex to be released
620  *
621  * Unlock a mutex that has been locked by this task previously with any of the
622  * ww_mutex_lock* functions (with or without an acquire context). It is
623  * forbidden to release the locks after releasing the acquire context.
624  *
625  * This function must not be used in interrupt context. Unlocking
626  * of a unlocked mutex is not allowed.
627  */
628 void __sched ww_mutex_unlock(struct ww_mutex *lock)
629 {
630         /*
631          * The unlocking fastpath is the 0->1 transition from 'locked'
632          * into 'unlocked' state:
633          */
634         if (lock->ctx) {
635 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
636                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(!lock->ctx->acquired);
637 #endif
638                 if (lock->ctx->acquired > 0)
639                         lock->ctx->acquired--;
640                 lock->ctx = NULL;
641         }
642
643         mutex_unlock(&lock->base);
644 }
645 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_unlock);
646
647 static inline int __sched
648 __ww_mutex_lock_check_stamp(struct mutex *lock, struct mutex_waiter *waiter,
649                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
650 {
651         struct ww_mutex *ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
652         struct ww_acquire_ctx *hold_ctx = READ_ONCE(ww->ctx);
653         struct mutex_waiter *cur;
654
655         if (hold_ctx && __ww_ctx_stamp_after(ctx, hold_ctx))
656                 goto deadlock;
657
658         /*
659          * If there is a waiter in front of us that has a context, then its
660          * stamp is earlier than ours and we must back off.
661          */
662         cur = waiter;
663         list_for_each_entry_continue_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
664                 if (cur->ww_ctx)
665                         goto deadlock;
666         }
667
668         return 0;
669
670 deadlock:
671 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
672         DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ctx->contending_lock);
673         ctx->contending_lock = ww;
674 #endif
675         return -EDEADLK;
676 }
677
678 static inline int __sched
679 __ww_mutex_add_waiter(struct mutex_waiter *waiter,
680                       struct mutex *lock,
681                       struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
682 {
683         struct mutex_waiter *cur;
684         struct list_head *pos;
685
686         if (!ww_ctx) {
687                 list_add_tail(&waiter->list, &lock->wait_list);
688                 return 0;
689         }
690
691         /*
692          * Add the waiter before the first waiter with a higher stamp.
693          * Waiters without a context are skipped to avoid starving
694          * them.
695          */
696         pos = &lock->wait_list;
697         list_for_each_entry_reverse(cur, &lock->wait_list, list) {
698                 if (!cur->ww_ctx)
699                         continue;
700
701                 if (__ww_ctx_stamp_after(ww_ctx, cur->ww_ctx)) {
702                         /* Back off immediately if necessary. */
703                         if (ww_ctx->acquired > 0) {
704 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
705                                 struct ww_mutex *ww;
706
707                                 ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
708                                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(ww_ctx->contending_lock);
709                                 ww_ctx->contending_lock = ww;
710 #endif
711                                 return -EDEADLK;
712                         }
713
714                         break;
715                 }
716
717                 pos = &cur->list;
718
719                 /*
720                  * Wake up the waiter so that it gets a chance to back
721                  * off.
722                  */
723                 if (cur->ww_ctx->acquired > 0) {
724                         debug_mutex_wake_waiter(lock, cur);
725                         wake_up_process(cur->task);
726                 }
727         }
728
729         list_add_tail(&waiter->list, pos);
730         return 0;
731 }
732
733 /*
734  * Lock a mutex (possibly interruptible), slowpath:
735  */
736 static __always_inline int __sched
737 __mutex_lock_common(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
738                     struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
739                     struct ww_acquire_ctx *ww_ctx, const bool use_ww_ctx)
740 {
741         struct mutex_waiter waiter;
742         bool first = false;
743         struct ww_mutex *ww;
744         int ret;
745
746         might_sleep();
747
748         ww = container_of(lock, struct ww_mutex, base);
749         if (use_ww_ctx && ww_ctx) {
750                 if (unlikely(ww_ctx == READ_ONCE(ww->ctx)))
751                         return -EALREADY;
752         }
753
754         preempt_disable();
755         mutex_acquire_nest(&lock->dep_map, subclass, 0, nest_lock, ip);
756
757         if (__mutex_trylock(lock) ||
758             mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, NULL)) {
759                 /* got the lock, yay! */
760                 lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
761                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
762                         ww_mutex_set_context_fastpath(ww, ww_ctx);
763                 preempt_enable();
764                 return 0;
765         }
766
767         spin_lock(&lock->wait_lock);
768         /*
769          * After waiting to acquire the wait_lock, try again.
770          */
771         if (__mutex_trylock(lock)) {
772                 if (use_ww_ctx && ww_ctx)
773                         __ww_mutex_wakeup_for_backoff(lock, ww_ctx);
774
775                 goto skip_wait;
776         }
777
778         debug_mutex_lock_common(lock, &waiter);
779         debug_mutex_add_waiter(lock, &waiter, current);
780
781         lock_contended(&lock->dep_map, ip);
782
783         if (!use_ww_ctx) {
784                 /* add waiting tasks to the end of the waitqueue (FIFO): */
785                 list_add_tail(&waiter.list, &lock->wait_list);
786
787 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
788                 waiter.ww_ctx = MUTEX_POISON_WW_CTX;
789 #endif
790         } else {
791                 /* Add in stamp order, waking up waiters that must back off. */
792                 ret = __ww_mutex_add_waiter(&waiter, lock, ww_ctx);
793                 if (ret)
794                         goto err_early_backoff;
795
796                 waiter.ww_ctx = ww_ctx;
797         }
798
799         waiter.task = current;
800
801         if (__mutex_waiter_is_first(lock, &waiter))
802                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_WAITERS);
803
804         set_current_state(state);
805         for (;;) {
806                 /*
807                  * Once we hold wait_lock, we're serialized against
808                  * mutex_unlock() handing the lock off to us, do a trylock
809                  * before testing the error conditions to make sure we pick up
810                  * the handoff.
811                  */
812                 if (__mutex_trylock(lock))
813                         goto acquired;
814
815                 /*
816                  * Check for signals and wound conditions while holding
817                  * wait_lock. This ensures the lock cancellation is ordered
818                  * against mutex_unlock() and wake-ups do not go missing.
819                  */
820                 if (unlikely(signal_pending_state(state, current))) {
821                         ret = -EINTR;
822                         goto err;
823                 }
824
825                 if (use_ww_ctx && ww_ctx && ww_ctx->acquired > 0) {
826                         ret = __ww_mutex_lock_check_stamp(lock, &waiter, ww_ctx);
827                         if (ret)
828                                 goto err;
829                 }
830
831                 spin_unlock(&lock->wait_lock);
832                 schedule_preempt_disabled();
833
834                 /*
835                  * ww_mutex needs to always recheck its position since its waiter
836                  * list is not FIFO ordered.
837                  */
838                 if ((use_ww_ctx && ww_ctx) || !first) {
839                         first = __mutex_waiter_is_first(lock, &waiter);
840                         if (first)
841                                 __mutex_set_flag(lock, MUTEX_FLAG_HANDOFF);
842                 }
843
844                 set_current_state(state);
845                 /*
846                  * Here we order against unlock; we must either see it change
847                  * state back to RUNNING and fall through the next schedule(),
848                  * or we must see its unlock and acquire.
849                  */
850                 if (__mutex_trylock(lock) ||
851                     (first && mutex_optimistic_spin(lock, ww_ctx, use_ww_ctx, &waiter)))
852                         break;
853
854                 spin_lock(&lock->wait_lock);
855         }
856         spin_lock(&lock->wait_lock);
857 acquired:
858         __set_current_state(TASK_RUNNING);
859
860         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
861         if (likely(list_empty(&lock->wait_list)))
862                 __mutex_clear_flag(lock, MUTEX_FLAGS);
863
864         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
865
866 skip_wait:
867         /* got the lock - cleanup and rejoice! */
868         lock_acquired(&lock->dep_map, ip);
869
870         if (use_ww_ctx && ww_ctx)
871                 ww_mutex_set_context_slowpath(ww, ww_ctx);
872
873         spin_unlock(&lock->wait_lock);
874         preempt_enable();
875         return 0;
876
877 err:
878         __set_current_state(TASK_RUNNING);
879         mutex_remove_waiter(lock, &waiter, current);
880 err_early_backoff:
881         spin_unlock(&lock->wait_lock);
882         debug_mutex_free_waiter(&waiter);
883         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
884         preempt_enable();
885         return ret;
886 }
887
888 static int __sched
889 __mutex_lock(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
890              struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip)
891 {
892         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, NULL, false);
893 }
894
895 static int __sched
896 __ww_mutex_lock(struct mutex *lock, long state, unsigned int subclass,
897                 struct lockdep_map *nest_lock, unsigned long ip,
898                 struct ww_acquire_ctx *ww_ctx)
899 {
900         return __mutex_lock_common(lock, state, subclass, nest_lock, ip, ww_ctx, true);
901 }
902
903 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
904 void __sched
905 mutex_lock_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
906 {
907         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
908 }
909
910 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_nested);
911
912 void __sched
913 _mutex_lock_nest_lock(struct mutex *lock, struct lockdep_map *nest)
914 {
915         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, nest, _RET_IP_);
916 }
917 EXPORT_SYMBOL_GPL(_mutex_lock_nest_lock);
918
919 int __sched
920 mutex_lock_killable_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
921 {
922         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
923 }
924 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_killable_nested);
925
926 int __sched
927 mutex_lock_interruptible_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
928 {
929         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, subclass, NULL, _RET_IP_);
930 }
931 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_interruptible_nested);
932
933 void __sched
934 mutex_lock_io_nested(struct mutex *lock, unsigned int subclass)
935 {
936         int token;
937
938         might_sleep();
939
940         token = io_schedule_prepare();
941         __mutex_lock_common(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
942                             subclass, NULL, _RET_IP_, NULL, 0);
943         io_schedule_finish(token);
944 }
945 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_io_nested);
946
947 static inline int
948 ww_mutex_deadlock_injection(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
949 {
950 #ifdef CONFIG_DEBUG_WW_MUTEX_SLOWPATH
951         unsigned tmp;
952
953         if (ctx->deadlock_inject_countdown-- == 0) {
954                 tmp = ctx->deadlock_inject_interval;
955                 if (tmp > UINT_MAX/4)
956                         tmp = UINT_MAX;
957                 else
958                         tmp = tmp*2 + tmp + tmp/2;
959
960                 ctx->deadlock_inject_interval = tmp;
961                 ctx->deadlock_inject_countdown = tmp;
962                 ctx->contending_lock = lock;
963
964                 ww_mutex_unlock(lock);
965
966                 return -EDEADLK;
967         }
968 #endif
969
970         return 0;
971 }
972
973 int __sched
974 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
975 {
976         int ret;
977
978         might_sleep();
979         ret =  __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE,
980                                0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
981                                ctx);
982         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
983                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
984
985         return ret;
986 }
987 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock);
988
989 int __sched
990 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
991 {
992         int ret;
993
994         might_sleep();
995         ret = __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE,
996                               0, ctx ? &ctx->dep_map : NULL, _RET_IP_,
997                               ctx);
998
999         if (!ret && ctx && ctx->acquired > 1)
1000                 return ww_mutex_deadlock_injection(lock, ctx);
1001
1002         return ret;
1003 }
1004 EXPORT_SYMBOL_GPL(ww_mutex_lock_interruptible);
1005
1006 #endif
1007
1008 /*
1009  * Release the lock, slowpath:
1010  */
1011 static noinline void __sched __mutex_unlock_slowpath(struct mutex *lock, unsigned long ip)
1012 {
1013         struct task_struct *next = NULL;
1014         DEFINE_WAKE_Q(wake_q);
1015         unsigned long owner;
1016
1017         mutex_release(&lock->dep_map, 1, ip);
1018
1019         /*
1020          * Release the lock before (potentially) taking the spinlock such that
1021          * other contenders can get on with things ASAP.
1022          *
1023          * Except when HANDOFF, in that case we must not clear the owner field,
1024          * but instead set it to the top waiter.
1025          */
1026         owner = atomic_long_read(&lock->owner);
1027         for (;;) {
1028                 unsigned long old;
1029
1030 #ifdef CONFIG_DEBUG_MUTEXES
1031                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(__owner_task(owner) != current);
1032                 DEBUG_LOCKS_WARN_ON(owner & MUTEX_FLAG_PICKUP);
1033 #endif
1034
1035                 if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
1036                         break;
1037
1038                 old = atomic_long_cmpxchg_release(&lock->owner, owner,
1039                                                   __owner_flags(owner));
1040                 if (old == owner) {
1041                         if (owner & MUTEX_FLAG_WAITERS)
1042                                 break;
1043
1044                         return;
1045                 }
1046
1047                 owner = old;
1048         }
1049
1050         spin_lock(&lock->wait_lock);
1051         debug_mutex_unlock(lock);
1052         if (!list_empty(&lock->wait_list)) {
1053                 /* get the first entry from the wait-list: */
1054                 struct mutex_waiter *waiter =
1055                         list_first_entry(&lock->wait_list,
1056                                          struct mutex_waiter, list);
1057
1058                 next = waiter->task;
1059
1060                 debug_mutex_wake_waiter(lock, waiter);
1061                 wake_q_add(&wake_q, next);
1062         }
1063
1064         if (owner & MUTEX_FLAG_HANDOFF)
1065                 __mutex_handoff(lock, next);
1066
1067         spin_unlock(&lock->wait_lock);
1068
1069         wake_up_q(&wake_q);
1070 }
1071
1072 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1073 /*
1074  * Here come the less common (and hence less performance-critical) APIs:
1075  * mutex_lock_interruptible() and mutex_trylock().
1076  */
1077 static noinline int __sched
1078 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock);
1079
1080 static noinline int __sched
1081 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock);
1082
1083 /**
1084  * mutex_lock_interruptible - acquire the mutex, interruptible
1085  * @lock: the mutex to be acquired
1086  *
1087  * Lock the mutex like mutex_lock(), and return 0 if the mutex has
1088  * been acquired or sleep until the mutex becomes available. If a
1089  * signal arrives while waiting for the lock then this function
1090  * returns -EINTR.
1091  *
1092  * This function is similar to (but not equivalent to) down_interruptible().
1093  */
1094 int __sched mutex_lock_interruptible(struct mutex *lock)
1095 {
1096         might_sleep();
1097
1098         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1099                 return 0;
1100
1101         return __mutex_lock_interruptible_slowpath(lock);
1102 }
1103
1104 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_interruptible);
1105
1106 int __sched mutex_lock_killable(struct mutex *lock)
1107 {
1108         might_sleep();
1109
1110         if (__mutex_trylock_fast(lock))
1111                 return 0;
1112
1113         return __mutex_lock_killable_slowpath(lock);
1114 }
1115 EXPORT_SYMBOL(mutex_lock_killable);
1116
1117 void __sched mutex_lock_io(struct mutex *lock)
1118 {
1119         int token;
1120
1121         token = io_schedule_prepare();
1122         mutex_lock(lock);
1123         io_schedule_finish(token);
1124 }
1125 EXPORT_SYMBOL_GPL(mutex_lock_io);
1126
1127 static noinline void __sched
1128 __mutex_lock_slowpath(struct mutex *lock)
1129 {
1130         __mutex_lock(lock, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1131 }
1132
1133 static noinline int __sched
1134 __mutex_lock_killable_slowpath(struct mutex *lock)
1135 {
1136         return __mutex_lock(lock, TASK_KILLABLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1137 }
1138
1139 static noinline int __sched
1140 __mutex_lock_interruptible_slowpath(struct mutex *lock)
1141 {
1142         return __mutex_lock(lock, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL, _RET_IP_);
1143 }
1144
1145 static noinline int __sched
1146 __ww_mutex_lock_slowpath(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1147 {
1148         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_UNINTERRUPTIBLE, 0, NULL,
1149                                _RET_IP_, ctx);
1150 }
1151
1152 static noinline int __sched
1153 __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(struct ww_mutex *lock,
1154                                             struct ww_acquire_ctx *ctx)
1155 {
1156         return __ww_mutex_lock(&lock->base, TASK_INTERRUPTIBLE, 0, NULL,
1157                                _RET_IP_, ctx);
1158 }
1159
1160 #endif
1161
1162 /**
1163  * mutex_trylock - try to acquire the mutex, without waiting
1164  * @lock: the mutex to be acquired
1165  *
1166  * Try to acquire the mutex atomically. Returns 1 if the mutex
1167  * has been acquired successfully, and 0 on contention.
1168  *
1169  * NOTE: this function follows the spin_trylock() convention, so
1170  * it is negated from the down_trylock() return values! Be careful
1171  * about this when converting semaphore users to mutexes.
1172  *
1173  * This function must not be used in interrupt context. The
1174  * mutex must be released by the same task that acquired it.
1175  */
1176 int __sched mutex_trylock(struct mutex *lock)
1177 {
1178         bool locked = __mutex_trylock(lock);
1179
1180         if (locked)
1181                 mutex_acquire(&lock->dep_map, 0, 1, _RET_IP_);
1182
1183         return locked;
1184 }
1185 EXPORT_SYMBOL(mutex_trylock);
1186
1187 #ifndef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
1188 int __sched
1189 ww_mutex_lock(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1190 {
1191         might_sleep();
1192
1193         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1194                 if (ctx)
1195                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1196                 return 0;
1197         }
1198
1199         return __ww_mutex_lock_slowpath(lock, ctx);
1200 }
1201 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock);
1202
1203 int __sched
1204 ww_mutex_lock_interruptible(struct ww_mutex *lock, struct ww_acquire_ctx *ctx)
1205 {
1206         might_sleep();
1207
1208         if (__mutex_trylock_fast(&lock->base)) {
1209                 if (ctx)
1210                         ww_mutex_set_context_fastpath(lock, ctx);
1211                 return 0;
1212         }
1213
1214         return __ww_mutex_lock_interruptible_slowpath(lock, ctx);
1215 }
1216 EXPORT_SYMBOL(ww_mutex_lock_interruptible);
1217
1218 #endif
1219
1220 /**
1221  * atomic_dec_and_mutex_lock - return holding mutex if we dec to 0
1222  * @cnt: the atomic which we are to dec
1223  * @lock: the mutex to return holding if we dec to 0
1224  *
1225  * return true and hold lock if we dec to 0, return false otherwise
1226  */
1227 int atomic_dec_and_mutex_lock(atomic_t *cnt, struct mutex *lock)
1228 {
1229         /* dec if we can't possibly hit 0 */
1230         if (atomic_add_unless(cnt, -1, 1))
1231                 return 0;
1232         /* we might hit 0, so take the lock */
1233         mutex_lock(lock);
1234         if (!atomic_dec_and_test(cnt)) {
1235                 /* when we actually did the dec, we didn't hit 0 */
1236                 mutex_unlock(lock);
1237                 return 0;
1238         }
1239         /* we hit 0, and we hold the lock */
1240         return 1;
1241 }
1242 EXPORT_SYMBOL(atomic_dec_and_mutex_lock);