Merge tag 'ieee802154-for-net-next-2023-02-20' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / kernel / printk / printk_ringbuffer.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/kernel.h>
4 #include <linux/irqflags.h>
5 #include <linux/string.h>
6 #include <linux/errno.h>
7 #include <linux/bug.h>
8 #include "printk_ringbuffer.h"
9
10 /**
11  * DOC: printk_ringbuffer overview
12  *
13  * Data Structure
14  * --------------
15  * The printk_ringbuffer is made up of 3 internal ringbuffers:
16  *
17  *   desc_ring
18  *     A ring of descriptors and their meta data (such as sequence number,
19  *     timestamp, loglevel, etc.) as well as internal state information about
20  *     the record and logical positions specifying where in the other
21  *     ringbuffer the text strings are located.
22  *
23  *   text_data_ring
24  *     A ring of data blocks. A data block consists of an unsigned long
25  *     integer (ID) that maps to a desc_ring index followed by the text
26  *     string of the record.
27  *
28  * The internal state information of a descriptor is the key element to allow
29  * readers and writers to locklessly synchronize access to the data.
30  *
31  * Implementation
32  * --------------
33  *
34  * Descriptor Ring
35  * ~~~~~~~~~~~~~~~
36  * The descriptor ring is an array of descriptors. A descriptor contains
37  * essential meta data to track the data of a printk record using
38  * blk_lpos structs pointing to associated text data blocks (see
39  * "Data Rings" below). Each descriptor is assigned an ID that maps
40  * directly to index values of the descriptor array and has a state. The ID
41  * and the state are bitwise combined into a single descriptor field named
42  * @state_var, allowing ID and state to be synchronously and atomically
43  * updated.
44  *
45  * Descriptors have four states:
46  *
47  *   reserved
48  *     A writer is modifying the record.
49  *
50  *   committed
51  *     The record and all its data are written. A writer can reopen the
52  *     descriptor (transitioning it back to reserved), but in the committed
53  *     state the data is consistent.
54  *
55  *   finalized
56  *     The record and all its data are complete and available for reading. A
57  *     writer cannot reopen the descriptor.
58  *
59  *   reusable
60  *     The record exists, but its text and/or meta data may no longer be
61  *     available.
62  *
63  * Querying the @state_var of a record requires providing the ID of the
64  * descriptor to query. This can yield a possible fifth (pseudo) state:
65  *
66  *   miss
67  *     The descriptor being queried has an unexpected ID.
68  *
69  * The descriptor ring has a @tail_id that contains the ID of the oldest
70  * descriptor and @head_id that contains the ID of the newest descriptor.
71  *
72  * When a new descriptor should be created (and the ring is full), the tail
73  * descriptor is invalidated by first transitioning to the reusable state and
74  * then invalidating all tail data blocks up to and including the data blocks
75  * associated with the tail descriptor (for the text ring). Then
76  * @tail_id is advanced, followed by advancing @head_id. And finally the
77  * @state_var of the new descriptor is initialized to the new ID and reserved
78  * state.
79  *
80  * The @tail_id can only be advanced if the new @tail_id would be in the
81  * committed or reusable queried state. This makes it possible that a valid
82  * sequence number of the tail is always available.
83  *
84  * Descriptor Finalization
85  * ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
86  * When a writer calls the commit function prb_commit(), record data is
87  * fully stored and is consistent within the ringbuffer. However, a writer can
88  * reopen that record, claiming exclusive access (as with prb_reserve()), and
89  * modify that record. When finished, the writer must again commit the record.
90  *
91  * In order for a record to be made available to readers (and also become
92  * recyclable for writers), it must be finalized. A finalized record cannot be
93  * reopened and can never become "unfinalized". Record finalization can occur
94  * in three different scenarios:
95  *
96  *   1) A writer can simultaneously commit and finalize its record by calling
97  *      prb_final_commit() instead of prb_commit().
98  *
99  *   2) When a new record is reserved and the previous record has been
100  *      committed via prb_commit(), that previous record is automatically
101  *      finalized.
102  *
103  *   3) When a record is committed via prb_commit() and a newer record
104  *      already exists, the record being committed is automatically finalized.
105  *
106  * Data Ring
107  * ~~~~~~~~~
108  * The text data ring is a byte array composed of data blocks. Data blocks are
109  * referenced by blk_lpos structs that point to the logical position of the
110  * beginning of a data block and the beginning of the next adjacent data
111  * block. Logical positions are mapped directly to index values of the byte
112  * array ringbuffer.
113  *
114  * Each data block consists of an ID followed by the writer data. The ID is
115  * the identifier of a descriptor that is associated with the data block. A
116  * given data block is considered valid if all of the following conditions
117  * are met:
118  *
119  *   1) The descriptor associated with the data block is in the committed
120  *      or finalized queried state.
121  *
122  *   2) The blk_lpos struct within the descriptor associated with the data
123  *      block references back to the same data block.
124  *
125  *   3) The data block is within the head/tail logical position range.
126  *
127  * If the writer data of a data block would extend beyond the end of the
128  * byte array, only the ID of the data block is stored at the logical
129  * position and the full data block (ID and writer data) is stored at the
130  * beginning of the byte array. The referencing blk_lpos will point to the
131  * ID before the wrap and the next data block will be at the logical
132  * position adjacent the full data block after the wrap.
133  *
134  * Data rings have a @tail_lpos that points to the beginning of the oldest
135  * data block and a @head_lpos that points to the logical position of the
136  * next (not yet existing) data block.
137  *
138  * When a new data block should be created (and the ring is full), tail data
139  * blocks will first be invalidated by putting their associated descriptors
140  * into the reusable state and then pushing the @tail_lpos forward beyond
141  * them. Then the @head_lpos is pushed forward and is associated with a new
142  * descriptor. If a data block is not valid, the @tail_lpos cannot be
143  * advanced beyond it.
144  *
145  * Info Array
146  * ~~~~~~~~~~
147  * The general meta data of printk records are stored in printk_info structs,
148  * stored in an array with the same number of elements as the descriptor ring.
149  * Each info corresponds to the descriptor of the same index in the
150  * descriptor ring. Info validity is confirmed by evaluating the corresponding
151  * descriptor before and after loading the info.
152  *
153  * Usage
154  * -----
155  * Here are some simple examples demonstrating writers and readers. For the
156  * examples a global ringbuffer (test_rb) is available (which is not the
157  * actual ringbuffer used by printk)::
158  *
159  *      DEFINE_PRINTKRB(test_rb, 15, 5);
160  *
161  * This ringbuffer allows up to 32768 records (2 ^ 15) and has a size of
162  * 1 MiB (2 ^ (15 + 5)) for text data.
163  *
164  * Sample writer code::
165  *
166  *      const char *textstr = "message text";
167  *      struct prb_reserved_entry e;
168  *      struct printk_record r;
169  *
170  *      // specify how much to allocate
171  *      prb_rec_init_wr(&r, strlen(textstr) + 1);
172  *
173  *      if (prb_reserve(&e, &test_rb, &r)) {
174  *              snprintf(r.text_buf, r.text_buf_size, "%s", textstr);
175  *
176  *              r.info->text_len = strlen(textstr);
177  *              r.info->ts_nsec = local_clock();
178  *              r.info->caller_id = printk_caller_id();
179  *
180  *              // commit and finalize the record
181  *              prb_final_commit(&e);
182  *      }
183  *
184  * Note that additional writer functions are available to extend a record
185  * after it has been committed but not yet finalized. This can be done as
186  * long as no new records have been reserved and the caller is the same.
187  *
188  * Sample writer code (record extending)::
189  *
190  *              // alternate rest of previous example
191  *
192  *              r.info->text_len = strlen(textstr);
193  *              r.info->ts_nsec = local_clock();
194  *              r.info->caller_id = printk_caller_id();
195  *
196  *              // commit the record (but do not finalize yet)
197  *              prb_commit(&e);
198  *      }
199  *
200  *      ...
201  *
202  *      // specify additional 5 bytes text space to extend
203  *      prb_rec_init_wr(&r, 5);
204  *
205  *      // try to extend, but only if it does not exceed 32 bytes
206  *      if (prb_reserve_in_last(&e, &test_rb, &r, printk_caller_id(), 32)) {
207  *              snprintf(&r.text_buf[r.info->text_len],
208  *                       r.text_buf_size - r.info->text_len, "hello");
209  *
210  *              r.info->text_len += 5;
211  *
212  *              // commit and finalize the record
213  *              prb_final_commit(&e);
214  *      }
215  *
216  * Sample reader code::
217  *
218  *      struct printk_info info;
219  *      struct printk_record r;
220  *      char text_buf[32];
221  *      u64 seq;
222  *
223  *      prb_rec_init_rd(&r, &info, &text_buf[0], sizeof(text_buf));
224  *
225  *      prb_for_each_record(0, &test_rb, &seq, &r) {
226  *              if (info.seq != seq)
227  *                      pr_warn("lost %llu records\n", info.seq - seq);
228  *
229  *              if (info.text_len > r.text_buf_size) {
230  *                      pr_warn("record %llu text truncated\n", info.seq);
231  *                      text_buf[r.text_buf_size - 1] = 0;
232  *              }
233  *
234  *              pr_info("%llu: %llu: %s\n", info.seq, info.ts_nsec,
235  *                      &text_buf[0]);
236  *      }
237  *
238  * Note that additional less convenient reader functions are available to
239  * allow complex record access.
240  *
241  * ABA Issues
242  * ~~~~~~~~~~
243  * To help avoid ABA issues, descriptors are referenced by IDs (array index
244  * values combined with tagged bits counting array wraps) and data blocks are
245  * referenced by logical positions (array index values combined with tagged
246  * bits counting array wraps). However, on 32-bit systems the number of
247  * tagged bits is relatively small such that an ABA incident is (at least
248  * theoretically) possible. For example, if 4 million maximally sized (1KiB)
249  * printk messages were to occur in NMI context on a 32-bit system, the
250  * interrupted context would not be able to recognize that the 32-bit integer
251  * completely wrapped and thus represents a different data block than the one
252  * the interrupted context expects.
253  *
254  * To help combat this possibility, additional state checking is performed
255  * (such as using cmpxchg() even though set() would suffice). These extra
256  * checks are commented as such and will hopefully catch any ABA issue that
257  * a 32-bit system might experience.
258  *
259  * Memory Barriers
260  * ~~~~~~~~~~~~~~~
261  * Multiple memory barriers are used. To simplify proving correctness and
262  * generating litmus tests, lines of code related to memory barriers
263  * (loads, stores, and the associated memory barriers) are labeled::
264  *
265  *      LMM(function:letter)
266  *
267  * Comments reference the labels using only the "function:letter" part.
268  *
269  * The memory barrier pairs and their ordering are:
270  *
271  *   desc_reserve:D / desc_reserve:B
272  *     push descriptor tail (id), then push descriptor head (id)
273  *
274  *   desc_reserve:D / data_push_tail:B
275  *     push data tail (lpos), then set new descriptor reserved (state)
276  *
277  *   desc_reserve:D / desc_push_tail:C
278  *     push descriptor tail (id), then set new descriptor reserved (state)
279  *
280  *   desc_reserve:D / prb_first_seq:C
281  *     push descriptor tail (id), then set new descriptor reserved (state)
282  *
283  *   desc_reserve:F / desc_read:D
284  *     set new descriptor id and reserved (state), then allow writer changes
285  *
286  *   data_alloc:A (or data_realloc:A) / desc_read:D
287  *     set old descriptor reusable (state), then modify new data block area
288  *
289  *   data_alloc:A (or data_realloc:A) / data_push_tail:B
290  *     push data tail (lpos), then modify new data block area
291  *
292  *   _prb_commit:B / desc_read:B
293  *     store writer changes, then set new descriptor committed (state)
294  *
295  *   desc_reopen_last:A / _prb_commit:B
296  *     set descriptor reserved (state), then read descriptor data
297  *
298  *   _prb_commit:B / desc_reserve:D
299  *     set new descriptor committed (state), then check descriptor head (id)
300  *
301  *   data_push_tail:D / data_push_tail:A
302  *     set descriptor reusable (state), then push data tail (lpos)
303  *
304  *   desc_push_tail:B / desc_reserve:D
305  *     set descriptor reusable (state), then push descriptor tail (id)
306  */
307
308 #define DATA_SIZE(data_ring)            _DATA_SIZE((data_ring)->size_bits)
309 #define DATA_SIZE_MASK(data_ring)       (DATA_SIZE(data_ring) - 1)
310
311 #define DESCS_COUNT(desc_ring)          _DESCS_COUNT((desc_ring)->count_bits)
312 #define DESCS_COUNT_MASK(desc_ring)     (DESCS_COUNT(desc_ring) - 1)
313
314 /* Determine the data array index from a logical position. */
315 #define DATA_INDEX(data_ring, lpos)     ((lpos) & DATA_SIZE_MASK(data_ring))
316
317 /* Determine the desc array index from an ID or sequence number. */
318 #define DESC_INDEX(desc_ring, n)        ((n) & DESCS_COUNT_MASK(desc_ring))
319
320 /* Determine how many times the data array has wrapped. */
321 #define DATA_WRAPS(data_ring, lpos)     ((lpos) >> (data_ring)->size_bits)
322
323 /* Determine if a logical position refers to a data-less block. */
324 #define LPOS_DATALESS(lpos)             ((lpos) & 1UL)
325 #define BLK_DATALESS(blk)               (LPOS_DATALESS((blk)->begin) && \
326                                          LPOS_DATALESS((blk)->next))
327
328 /* Get the logical position at index 0 of the current wrap. */
329 #define DATA_THIS_WRAP_START_LPOS(data_ring, lpos) \
330 ((lpos) & ~DATA_SIZE_MASK(data_ring))
331
332 /* Get the ID for the same index of the previous wrap as the given ID. */
333 #define DESC_ID_PREV_WRAP(desc_ring, id) \
334 DESC_ID((id) - DESCS_COUNT(desc_ring))
335
336 /*
337  * A data block: mapped directly to the beginning of the data block area
338  * specified as a logical position within the data ring.
339  *
340  * @id:   the ID of the associated descriptor
341  * @data: the writer data
342  *
343  * Note that the size of a data block is only known by its associated
344  * descriptor.
345  */
346 struct prb_data_block {
347         unsigned long   id;
348         char            data[];
349 };
350
351 /*
352  * Return the descriptor associated with @n. @n can be either a
353  * descriptor ID or a sequence number.
354  */
355 static struct prb_desc *to_desc(struct prb_desc_ring *desc_ring, u64 n)
356 {
357         return &desc_ring->descs[DESC_INDEX(desc_ring, n)];
358 }
359
360 /*
361  * Return the printk_info associated with @n. @n can be either a
362  * descriptor ID or a sequence number.
363  */
364 static struct printk_info *to_info(struct prb_desc_ring *desc_ring, u64 n)
365 {
366         return &desc_ring->infos[DESC_INDEX(desc_ring, n)];
367 }
368
369 static struct prb_data_block *to_block(struct prb_data_ring *data_ring,
370                                        unsigned long begin_lpos)
371 {
372         return (void *)&data_ring->data[DATA_INDEX(data_ring, begin_lpos)];
373 }
374
375 /*
376  * Increase the data size to account for data block meta data plus any
377  * padding so that the adjacent data block is aligned on the ID size.
378  */
379 static unsigned int to_blk_size(unsigned int size)
380 {
381         struct prb_data_block *db = NULL;
382
383         size += sizeof(*db);
384         size = ALIGN(size, sizeof(db->id));
385         return size;
386 }
387
388 /*
389  * Sanity checker for reserve size. The ringbuffer code assumes that a data
390  * block does not exceed the maximum possible size that could fit within the
391  * ringbuffer. This function provides that basic size check so that the
392  * assumption is safe.
393  */
394 static bool data_check_size(struct prb_data_ring *data_ring, unsigned int size)
395 {
396         struct prb_data_block *db = NULL;
397
398         if (size == 0)
399                 return true;
400
401         /*
402          * Ensure the alignment padded size could possibly fit in the data
403          * array. The largest possible data block must still leave room for
404          * at least the ID of the next block.
405          */
406         size = to_blk_size(size);
407         if (size > DATA_SIZE(data_ring) - sizeof(db->id))
408                 return false;
409
410         return true;
411 }
412
413 /* Query the state of a descriptor. */
414 static enum desc_state get_desc_state(unsigned long id,
415                                       unsigned long state_val)
416 {
417         if (id != DESC_ID(state_val))
418                 return desc_miss;
419
420         return DESC_STATE(state_val);
421 }
422
423 /*
424  * Get a copy of a specified descriptor and return its queried state. If the
425  * descriptor is in an inconsistent state (miss or reserved), the caller can
426  * only expect the descriptor's @state_var field to be valid.
427  *
428  * The sequence number and caller_id can be optionally retrieved. Like all
429  * non-state_var data, they are only valid if the descriptor is in a
430  * consistent state.
431  */
432 static enum desc_state desc_read(struct prb_desc_ring *desc_ring,
433                                  unsigned long id, struct prb_desc *desc_out,
434                                  u64 *seq_out, u32 *caller_id_out)
435 {
436         struct printk_info *info = to_info(desc_ring, id);
437         struct prb_desc *desc = to_desc(desc_ring, id);
438         atomic_long_t *state_var = &desc->state_var;
439         enum desc_state d_state;
440         unsigned long state_val;
441
442         /* Check the descriptor state. */
443         state_val = atomic_long_read(state_var); /* LMM(desc_read:A) */
444         d_state = get_desc_state(id, state_val);
445         if (d_state == desc_miss || d_state == desc_reserved) {
446                 /*
447                  * The descriptor is in an inconsistent state. Set at least
448                  * @state_var so that the caller can see the details of
449                  * the inconsistent state.
450                  */
451                 goto out;
452         }
453
454         /*
455          * Guarantee the state is loaded before copying the descriptor
456          * content. This avoids copying obsolete descriptor content that might
457          * not apply to the descriptor state. This pairs with _prb_commit:B.
458          *
459          * Memory barrier involvement:
460          *
461          * If desc_read:A reads from _prb_commit:B, then desc_read:C reads
462          * from _prb_commit:A.
463          *
464          * Relies on:
465          *
466          * WMB from _prb_commit:A to _prb_commit:B
467          *    matching
468          * RMB from desc_read:A to desc_read:C
469          */
470         smp_rmb(); /* LMM(desc_read:B) */
471
472         /*
473          * Copy the descriptor data. The data is not valid until the
474          * state has been re-checked. A memcpy() for all of @desc
475          * cannot be used because of the atomic_t @state_var field.
476          */
477         if (desc_out) {
478                 memcpy(&desc_out->text_blk_lpos, &desc->text_blk_lpos,
479                        sizeof(desc_out->text_blk_lpos)); /* LMM(desc_read:C) */
480         }
481         if (seq_out)
482                 *seq_out = info->seq; /* also part of desc_read:C */
483         if (caller_id_out)
484                 *caller_id_out = info->caller_id; /* also part of desc_read:C */
485
486         /*
487          * 1. Guarantee the descriptor content is loaded before re-checking
488          *    the state. This avoids reading an obsolete descriptor state
489          *    that may not apply to the copied content. This pairs with
490          *    desc_reserve:F.
491          *
492          *    Memory barrier involvement:
493          *
494          *    If desc_read:C reads from desc_reserve:G, then desc_read:E
495          *    reads from desc_reserve:F.
496          *
497          *    Relies on:
498          *
499          *    WMB from desc_reserve:F to desc_reserve:G
500          *       matching
501          *    RMB from desc_read:C to desc_read:E
502          *
503          * 2. Guarantee the record data is loaded before re-checking the
504          *    state. This avoids reading an obsolete descriptor state that may
505          *    not apply to the copied data. This pairs with data_alloc:A and
506          *    data_realloc:A.
507          *
508          *    Memory barrier involvement:
509          *
510          *    If copy_data:A reads from data_alloc:B, then desc_read:E
511          *    reads from desc_make_reusable:A.
512          *
513          *    Relies on:
514          *
515          *    MB from desc_make_reusable:A to data_alloc:B
516          *       matching
517          *    RMB from desc_read:C to desc_read:E
518          *
519          *    Note: desc_make_reusable:A and data_alloc:B can be different
520          *          CPUs. However, the data_alloc:B CPU (which performs the
521          *          full memory barrier) must have previously seen
522          *          desc_make_reusable:A.
523          */
524         smp_rmb(); /* LMM(desc_read:D) */
525
526         /*
527          * The data has been copied. Return the current descriptor state,
528          * which may have changed since the load above.
529          */
530         state_val = atomic_long_read(state_var); /* LMM(desc_read:E) */
531         d_state = get_desc_state(id, state_val);
532 out:
533         if (desc_out)
534                 atomic_long_set(&desc_out->state_var, state_val);
535         return d_state;
536 }
537
538 /*
539  * Take a specified descriptor out of the finalized state by attempting
540  * the transition from finalized to reusable. Either this context or some
541  * other context will have been successful.
542  */
543 static void desc_make_reusable(struct prb_desc_ring *desc_ring,
544                                unsigned long id)
545 {
546         unsigned long val_finalized = DESC_SV(id, desc_finalized);
547         unsigned long val_reusable = DESC_SV(id, desc_reusable);
548         struct prb_desc *desc = to_desc(desc_ring, id);
549         atomic_long_t *state_var = &desc->state_var;
550
551         atomic_long_cmpxchg_relaxed(state_var, val_finalized,
552                                     val_reusable); /* LMM(desc_make_reusable:A) */
553 }
554
555 /*
556  * Given the text data ring, put the associated descriptor of each
557  * data block from @lpos_begin until @lpos_end into the reusable state.
558  *
559  * If there is any problem making the associated descriptor reusable, either
560  * the descriptor has not yet been finalized or another writer context has
561  * already pushed the tail lpos past the problematic data block. Regardless,
562  * on error the caller can re-load the tail lpos to determine the situation.
563  */
564 static bool data_make_reusable(struct printk_ringbuffer *rb,
565                                unsigned long lpos_begin,
566                                unsigned long lpos_end,
567                                unsigned long *lpos_out)
568 {
569
570         struct prb_data_ring *data_ring = &rb->text_data_ring;
571         struct prb_desc_ring *desc_ring = &rb->desc_ring;
572         struct prb_data_block *blk;
573         enum desc_state d_state;
574         struct prb_desc desc;
575         struct prb_data_blk_lpos *blk_lpos = &desc.text_blk_lpos;
576         unsigned long id;
577
578         /* Loop until @lpos_begin has advanced to or beyond @lpos_end. */
579         while ((lpos_end - lpos_begin) - 1 < DATA_SIZE(data_ring)) {
580                 blk = to_block(data_ring, lpos_begin);
581
582                 /*
583                  * Load the block ID from the data block. This is a data race
584                  * against a writer that may have newly reserved this data
585                  * area. If the loaded value matches a valid descriptor ID,
586                  * the blk_lpos of that descriptor will be checked to make
587                  * sure it points back to this data block. If the check fails,
588                  * the data area has been recycled by another writer.
589                  */
590                 id = blk->id; /* LMM(data_make_reusable:A) */
591
592                 d_state = desc_read(desc_ring, id, &desc,
593                                     NULL, NULL); /* LMM(data_make_reusable:B) */
594
595                 switch (d_state) {
596                 case desc_miss:
597                 case desc_reserved:
598                 case desc_committed:
599                         return false;
600                 case desc_finalized:
601                         /*
602                          * This data block is invalid if the descriptor
603                          * does not point back to it.
604                          */
605                         if (blk_lpos->begin != lpos_begin)
606                                 return false;
607                         desc_make_reusable(desc_ring, id);
608                         break;
609                 case desc_reusable:
610                         /*
611                          * This data block is invalid if the descriptor
612                          * does not point back to it.
613                          */
614                         if (blk_lpos->begin != lpos_begin)
615                                 return false;
616                         break;
617                 }
618
619                 /* Advance @lpos_begin to the next data block. */
620                 lpos_begin = blk_lpos->next;
621         }
622
623         *lpos_out = lpos_begin;
624         return true;
625 }
626
627 /*
628  * Advance the data ring tail to at least @lpos. This function puts
629  * descriptors into the reusable state if the tail is pushed beyond
630  * their associated data block.
631  */
632 static bool data_push_tail(struct printk_ringbuffer *rb, unsigned long lpos)
633 {
634         struct prb_data_ring *data_ring = &rb->text_data_ring;
635         unsigned long tail_lpos_new;
636         unsigned long tail_lpos;
637         unsigned long next_lpos;
638
639         /* If @lpos is from a data-less block, there is nothing to do. */
640         if (LPOS_DATALESS(lpos))
641                 return true;
642
643         /*
644          * Any descriptor states that have transitioned to reusable due to the
645          * data tail being pushed to this loaded value will be visible to this
646          * CPU. This pairs with data_push_tail:D.
647          *
648          * Memory barrier involvement:
649          *
650          * If data_push_tail:A reads from data_push_tail:D, then this CPU can
651          * see desc_make_reusable:A.
652          *
653          * Relies on:
654          *
655          * MB from desc_make_reusable:A to data_push_tail:D
656          *    matches
657          * READFROM from data_push_tail:D to data_push_tail:A
658          *    thus
659          * READFROM from desc_make_reusable:A to this CPU
660          */
661         tail_lpos = atomic_long_read(&data_ring->tail_lpos); /* LMM(data_push_tail:A) */
662
663         /*
664          * Loop until the tail lpos is at or beyond @lpos. This condition
665          * may already be satisfied, resulting in no full memory barrier
666          * from data_push_tail:D being performed. However, since this CPU
667          * sees the new tail lpos, any descriptor states that transitioned to
668          * the reusable state must already be visible.
669          */
670         while ((lpos - tail_lpos) - 1 < DATA_SIZE(data_ring)) {
671                 /*
672                  * Make all descriptors reusable that are associated with
673                  * data blocks before @lpos.
674                  */
675                 if (!data_make_reusable(rb, tail_lpos, lpos, &next_lpos)) {
676                         /*
677                          * 1. Guarantee the block ID loaded in
678                          *    data_make_reusable() is performed before
679                          *    reloading the tail lpos. The failed
680                          *    data_make_reusable() may be due to a newly
681                          *    recycled data area causing the tail lpos to
682                          *    have been previously pushed. This pairs with
683                          *    data_alloc:A and data_realloc:A.
684                          *
685                          *    Memory barrier involvement:
686                          *
687                          *    If data_make_reusable:A reads from data_alloc:B,
688                          *    then data_push_tail:C reads from
689                          *    data_push_tail:D.
690                          *
691                          *    Relies on:
692                          *
693                          *    MB from data_push_tail:D to data_alloc:B
694                          *       matching
695                          *    RMB from data_make_reusable:A to
696                          *    data_push_tail:C
697                          *
698                          *    Note: data_push_tail:D and data_alloc:B can be
699                          *          different CPUs. However, the data_alloc:B
700                          *          CPU (which performs the full memory
701                          *          barrier) must have previously seen
702                          *          data_push_tail:D.
703                          *
704                          * 2. Guarantee the descriptor state loaded in
705                          *    data_make_reusable() is performed before
706                          *    reloading the tail lpos. The failed
707                          *    data_make_reusable() may be due to a newly
708                          *    recycled descriptor causing the tail lpos to
709                          *    have been previously pushed. This pairs with
710                          *    desc_reserve:D.
711                          *
712                          *    Memory barrier involvement:
713                          *
714                          *    If data_make_reusable:B reads from
715                          *    desc_reserve:F, then data_push_tail:C reads
716                          *    from data_push_tail:D.
717                          *
718                          *    Relies on:
719                          *
720                          *    MB from data_push_tail:D to desc_reserve:F
721                          *       matching
722                          *    RMB from data_make_reusable:B to
723                          *    data_push_tail:C
724                          *
725                          *    Note: data_push_tail:D and desc_reserve:F can
726                          *          be different CPUs. However, the
727                          *          desc_reserve:F CPU (which performs the
728                          *          full memory barrier) must have previously
729                          *          seen data_push_tail:D.
730                          */
731                         smp_rmb(); /* LMM(data_push_tail:B) */
732
733                         tail_lpos_new = atomic_long_read(&data_ring->tail_lpos
734                                                         ); /* LMM(data_push_tail:C) */
735                         if (tail_lpos_new == tail_lpos)
736                                 return false;
737
738                         /* Another CPU pushed the tail. Try again. */
739                         tail_lpos = tail_lpos_new;
740                         continue;
741                 }
742
743                 /*
744                  * Guarantee any descriptor states that have transitioned to
745                  * reusable are stored before pushing the tail lpos. A full
746                  * memory barrier is needed since other CPUs may have made
747                  * the descriptor states reusable. This pairs with
748                  * data_push_tail:A.
749                  */
750                 if (atomic_long_try_cmpxchg(&data_ring->tail_lpos, &tail_lpos,
751                                             next_lpos)) { /* LMM(data_push_tail:D) */
752                         break;
753                 }
754         }
755
756         return true;
757 }
758
759 /*
760  * Advance the desc ring tail. This function advances the tail by one
761  * descriptor, thus invalidating the oldest descriptor. Before advancing
762  * the tail, the tail descriptor is made reusable and all data blocks up to
763  * and including the descriptor's data block are invalidated (i.e. the data
764  * ring tail is pushed past the data block of the descriptor being made
765  * reusable).
766  */
767 static bool desc_push_tail(struct printk_ringbuffer *rb,
768                            unsigned long tail_id)
769 {
770         struct prb_desc_ring *desc_ring = &rb->desc_ring;
771         enum desc_state d_state;
772         struct prb_desc desc;
773
774         d_state = desc_read(desc_ring, tail_id, &desc, NULL, NULL);
775
776         switch (d_state) {
777         case desc_miss:
778                 /*
779                  * If the ID is exactly 1 wrap behind the expected, it is
780                  * in the process of being reserved by another writer and
781                  * must be considered reserved.
782                  */
783                 if (DESC_ID(atomic_long_read(&desc.state_var)) ==
784                     DESC_ID_PREV_WRAP(desc_ring, tail_id)) {
785                         return false;
786                 }
787
788                 /*
789                  * The ID has changed. Another writer must have pushed the
790                  * tail and recycled the descriptor already. Success is
791                  * returned because the caller is only interested in the
792                  * specified tail being pushed, which it was.
793                  */
794                 return true;
795         case desc_reserved:
796         case desc_committed:
797                 return false;
798         case desc_finalized:
799                 desc_make_reusable(desc_ring, tail_id);
800                 break;
801         case desc_reusable:
802                 break;
803         }
804
805         /*
806          * Data blocks must be invalidated before their associated
807          * descriptor can be made available for recycling. Invalidating
808          * them later is not possible because there is no way to trust
809          * data blocks once their associated descriptor is gone.
810          */
811
812         if (!data_push_tail(rb, desc.text_blk_lpos.next))
813                 return false;
814
815         /*
816          * Check the next descriptor after @tail_id before pushing the tail
817          * to it because the tail must always be in a finalized or reusable
818          * state. The implementation of prb_first_seq() relies on this.
819          *
820          * A successful read implies that the next descriptor is less than or
821          * equal to @head_id so there is no risk of pushing the tail past the
822          * head.
823          */
824         d_state = desc_read(desc_ring, DESC_ID(tail_id + 1), &desc,
825                             NULL, NULL); /* LMM(desc_push_tail:A) */
826
827         if (d_state == desc_finalized || d_state == desc_reusable) {
828                 /*
829                  * Guarantee any descriptor states that have transitioned to
830                  * reusable are stored before pushing the tail ID. This allows
831                  * verifying the recycled descriptor state. A full memory
832                  * barrier is needed since other CPUs may have made the
833                  * descriptor states reusable. This pairs with desc_reserve:D.
834                  */
835                 atomic_long_cmpxchg(&desc_ring->tail_id, tail_id,
836                                     DESC_ID(tail_id + 1)); /* LMM(desc_push_tail:B) */
837         } else {
838                 /*
839                  * Guarantee the last state load from desc_read() is before
840                  * reloading @tail_id in order to see a new tail ID in the
841                  * case that the descriptor has been recycled. This pairs
842                  * with desc_reserve:D.
843                  *
844                  * Memory barrier involvement:
845                  *
846                  * If desc_push_tail:A reads from desc_reserve:F, then
847                  * desc_push_tail:D reads from desc_push_tail:B.
848                  *
849                  * Relies on:
850                  *
851                  * MB from desc_push_tail:B to desc_reserve:F
852                  *    matching
853                  * RMB from desc_push_tail:A to desc_push_tail:D
854                  *
855                  * Note: desc_push_tail:B and desc_reserve:F can be different
856                  *       CPUs. However, the desc_reserve:F CPU (which performs
857                  *       the full memory barrier) must have previously seen
858                  *       desc_push_tail:B.
859                  */
860                 smp_rmb(); /* LMM(desc_push_tail:C) */
861
862                 /*
863                  * Re-check the tail ID. The descriptor following @tail_id is
864                  * not in an allowed tail state. But if the tail has since
865                  * been moved by another CPU, then it does not matter.
866                  */
867                 if (atomic_long_read(&desc_ring->tail_id) == tail_id) /* LMM(desc_push_tail:D) */
868                         return false;
869         }
870
871         return true;
872 }
873
874 /* Reserve a new descriptor, invalidating the oldest if necessary. */
875 static bool desc_reserve(struct printk_ringbuffer *rb, unsigned long *id_out)
876 {
877         struct prb_desc_ring *desc_ring = &rb->desc_ring;
878         unsigned long prev_state_val;
879         unsigned long id_prev_wrap;
880         struct prb_desc *desc;
881         unsigned long head_id;
882         unsigned long id;
883
884         head_id = atomic_long_read(&desc_ring->head_id); /* LMM(desc_reserve:A) */
885
886         do {
887                 id = DESC_ID(head_id + 1);
888                 id_prev_wrap = DESC_ID_PREV_WRAP(desc_ring, id);
889
890                 /*
891                  * Guarantee the head ID is read before reading the tail ID.
892                  * Since the tail ID is updated before the head ID, this
893                  * guarantees that @id_prev_wrap is never ahead of the tail
894                  * ID. This pairs with desc_reserve:D.
895                  *
896                  * Memory barrier involvement:
897                  *
898                  * If desc_reserve:A reads from desc_reserve:D, then
899                  * desc_reserve:C reads from desc_push_tail:B.
900                  *
901                  * Relies on:
902                  *
903                  * MB from desc_push_tail:B to desc_reserve:D
904                  *    matching
905                  * RMB from desc_reserve:A to desc_reserve:C
906                  *
907                  * Note: desc_push_tail:B and desc_reserve:D can be different
908                  *       CPUs. However, the desc_reserve:D CPU (which performs
909                  *       the full memory barrier) must have previously seen
910                  *       desc_push_tail:B.
911                  */
912                 smp_rmb(); /* LMM(desc_reserve:B) */
913
914                 if (id_prev_wrap == atomic_long_read(&desc_ring->tail_id
915                                                     )) { /* LMM(desc_reserve:C) */
916                         /*
917                          * Make space for the new descriptor by
918                          * advancing the tail.
919                          */
920                         if (!desc_push_tail(rb, id_prev_wrap))
921                                 return false;
922                 }
923
924                 /*
925                  * 1. Guarantee the tail ID is read before validating the
926                  *    recycled descriptor state. A read memory barrier is
927                  *    sufficient for this. This pairs with desc_push_tail:B.
928                  *
929                  *    Memory barrier involvement:
930                  *
931                  *    If desc_reserve:C reads from desc_push_tail:B, then
932                  *    desc_reserve:E reads from desc_make_reusable:A.
933                  *
934                  *    Relies on:
935                  *
936                  *    MB from desc_make_reusable:A to desc_push_tail:B
937                  *       matching
938                  *    RMB from desc_reserve:C to desc_reserve:E
939                  *
940                  *    Note: desc_make_reusable:A and desc_push_tail:B can be
941                  *          different CPUs. However, the desc_push_tail:B CPU
942                  *          (which performs the full memory barrier) must have
943                  *          previously seen desc_make_reusable:A.
944                  *
945                  * 2. Guarantee the tail ID is stored before storing the head
946                  *    ID. This pairs with desc_reserve:B.
947                  *
948                  * 3. Guarantee any data ring tail changes are stored before
949                  *    recycling the descriptor. Data ring tail changes can
950                  *    happen via desc_push_tail()->data_push_tail(). A full
951                  *    memory barrier is needed since another CPU may have
952                  *    pushed the data ring tails. This pairs with
953                  *    data_push_tail:B.
954                  *
955                  * 4. Guarantee a new tail ID is stored before recycling the
956                  *    descriptor. A full memory barrier is needed since
957                  *    another CPU may have pushed the tail ID. This pairs
958                  *    with desc_push_tail:C and this also pairs with
959                  *    prb_first_seq:C.
960                  *
961                  * 5. Guarantee the head ID is stored before trying to
962                  *    finalize the previous descriptor. This pairs with
963                  *    _prb_commit:B.
964                  */
965         } while (!atomic_long_try_cmpxchg(&desc_ring->head_id, &head_id,
966                                           id)); /* LMM(desc_reserve:D) */
967
968         desc = to_desc(desc_ring, id);
969
970         /*
971          * If the descriptor has been recycled, verify the old state val.
972          * See "ABA Issues" about why this verification is performed.
973          */
974         prev_state_val = atomic_long_read(&desc->state_var); /* LMM(desc_reserve:E) */
975         if (prev_state_val &&
976             get_desc_state(id_prev_wrap, prev_state_val) != desc_reusable) {
977                 WARN_ON_ONCE(1);
978                 return false;
979         }
980
981         /*
982          * Assign the descriptor a new ID and set its state to reserved.
983          * See "ABA Issues" about why cmpxchg() instead of set() is used.
984          *
985          * Guarantee the new descriptor ID and state is stored before making
986          * any other changes. A write memory barrier is sufficient for this.
987          * This pairs with desc_read:D.
988          */
989         if (!atomic_long_try_cmpxchg(&desc->state_var, &prev_state_val,
990                         DESC_SV(id, desc_reserved))) { /* LMM(desc_reserve:F) */
991                 WARN_ON_ONCE(1);
992                 return false;
993         }
994
995         /* Now data in @desc can be modified: LMM(desc_reserve:G) */
996
997         *id_out = id;
998         return true;
999 }
1000
1001 /* Determine the end of a data block. */
1002 static unsigned long get_next_lpos(struct prb_data_ring *data_ring,
1003                                    unsigned long lpos, unsigned int size)
1004 {
1005         unsigned long begin_lpos;
1006         unsigned long next_lpos;
1007
1008         begin_lpos = lpos;
1009         next_lpos = lpos + size;
1010
1011         /* First check if the data block does not wrap. */
1012         if (DATA_WRAPS(data_ring, begin_lpos) == DATA_WRAPS(data_ring, next_lpos))
1013                 return next_lpos;
1014
1015         /* Wrapping data blocks store their data at the beginning. */
1016         return (DATA_THIS_WRAP_START_LPOS(data_ring, next_lpos) + size);
1017 }
1018
1019 /*
1020  * Allocate a new data block, invalidating the oldest data block(s)
1021  * if necessary. This function also associates the data block with
1022  * a specified descriptor.
1023  */
1024 static char *data_alloc(struct printk_ringbuffer *rb, unsigned int size,
1025                         struct prb_data_blk_lpos *blk_lpos, unsigned long id)
1026 {
1027         struct prb_data_ring *data_ring = &rb->text_data_ring;
1028         struct prb_data_block *blk;
1029         unsigned long begin_lpos;
1030         unsigned long next_lpos;
1031
1032         if (size == 0) {
1033                 /* Specify a data-less block. */
1034                 blk_lpos->begin = NO_LPOS;
1035                 blk_lpos->next = NO_LPOS;
1036                 return NULL;
1037         }
1038
1039         size = to_blk_size(size);
1040
1041         begin_lpos = atomic_long_read(&data_ring->head_lpos);
1042
1043         do {
1044                 next_lpos = get_next_lpos(data_ring, begin_lpos, size);
1045
1046                 if (!data_push_tail(rb, next_lpos - DATA_SIZE(data_ring))) {
1047                         /* Failed to allocate, specify a data-less block. */
1048                         blk_lpos->begin = FAILED_LPOS;
1049                         blk_lpos->next = FAILED_LPOS;
1050                         return NULL;
1051                 }
1052
1053                 /*
1054                  * 1. Guarantee any descriptor states that have transitioned
1055                  *    to reusable are stored before modifying the newly
1056                  *    allocated data area. A full memory barrier is needed
1057                  *    since other CPUs may have made the descriptor states
1058                  *    reusable. See data_push_tail:A about why the reusable
1059                  *    states are visible. This pairs with desc_read:D.
1060                  *
1061                  * 2. Guarantee any updated tail lpos is stored before
1062                  *    modifying the newly allocated data area. Another CPU may
1063                  *    be in data_make_reusable() and is reading a block ID
1064                  *    from this area. data_make_reusable() can handle reading
1065                  *    a garbage block ID value, but then it must be able to
1066                  *    load a new tail lpos. A full memory barrier is needed
1067                  *    since other CPUs may have updated the tail lpos. This
1068                  *    pairs with data_push_tail:B.
1069                  */
1070         } while (!atomic_long_try_cmpxchg(&data_ring->head_lpos, &begin_lpos,
1071                                           next_lpos)); /* LMM(data_alloc:A) */
1072
1073         blk = to_block(data_ring, begin_lpos);
1074         blk->id = id; /* LMM(data_alloc:B) */
1075
1076         if (DATA_WRAPS(data_ring, begin_lpos) != DATA_WRAPS(data_ring, next_lpos)) {
1077                 /* Wrapping data blocks store their data at the beginning. */
1078                 blk = to_block(data_ring, 0);
1079
1080                 /*
1081                  * Store the ID on the wrapped block for consistency.
1082                  * The printk_ringbuffer does not actually use it.
1083                  */
1084                 blk->id = id;
1085         }
1086
1087         blk_lpos->begin = begin_lpos;
1088         blk_lpos->next = next_lpos;
1089
1090         return &blk->data[0];
1091 }
1092
1093 /*
1094  * Try to resize an existing data block associated with the descriptor
1095  * specified by @id. If the resized data block should become wrapped, it
1096  * copies the old data to the new data block. If @size yields a data block
1097  * with the same or less size, the data block is left as is.
1098  *
1099  * Fail if this is not the last allocated data block or if there is not
1100  * enough space or it is not possible make enough space.
1101  *
1102  * Return a pointer to the beginning of the entire data buffer or NULL on
1103  * failure.
1104  */
1105 static char *data_realloc(struct printk_ringbuffer *rb, unsigned int size,
1106                           struct prb_data_blk_lpos *blk_lpos, unsigned long id)
1107 {
1108         struct prb_data_ring *data_ring = &rb->text_data_ring;
1109         struct prb_data_block *blk;
1110         unsigned long head_lpos;
1111         unsigned long next_lpos;
1112         bool wrapped;
1113
1114         /* Reallocation only works if @blk_lpos is the newest data block. */
1115         head_lpos = atomic_long_read(&data_ring->head_lpos);
1116         if (head_lpos != blk_lpos->next)
1117                 return NULL;
1118
1119         /* Keep track if @blk_lpos was a wrapping data block. */
1120         wrapped = (DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->begin) != DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->next));
1121
1122         size = to_blk_size(size);
1123
1124         next_lpos = get_next_lpos(data_ring, blk_lpos->begin, size);
1125
1126         /* If the data block does not increase, there is nothing to do. */
1127         if (head_lpos - next_lpos < DATA_SIZE(data_ring)) {
1128                 if (wrapped)
1129                         blk = to_block(data_ring, 0);
1130                 else
1131                         blk = to_block(data_ring, blk_lpos->begin);
1132                 return &blk->data[0];
1133         }
1134
1135         if (!data_push_tail(rb, next_lpos - DATA_SIZE(data_ring)))
1136                 return NULL;
1137
1138         /* The memory barrier involvement is the same as data_alloc:A. */
1139         if (!atomic_long_try_cmpxchg(&data_ring->head_lpos, &head_lpos,
1140                                      next_lpos)) { /* LMM(data_realloc:A) */
1141                 return NULL;
1142         }
1143
1144         blk = to_block(data_ring, blk_lpos->begin);
1145
1146         if (DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->begin) != DATA_WRAPS(data_ring, next_lpos)) {
1147                 struct prb_data_block *old_blk = blk;
1148
1149                 /* Wrapping data blocks store their data at the beginning. */
1150                 blk = to_block(data_ring, 0);
1151
1152                 /*
1153                  * Store the ID on the wrapped block for consistency.
1154                  * The printk_ringbuffer does not actually use it.
1155                  */
1156                 blk->id = id;
1157
1158                 if (!wrapped) {
1159                         /*
1160                          * Since the allocated space is now in the newly
1161                          * created wrapping data block, copy the content
1162                          * from the old data block.
1163                          */
1164                         memcpy(&blk->data[0], &old_blk->data[0],
1165                                (blk_lpos->next - blk_lpos->begin) - sizeof(blk->id));
1166                 }
1167         }
1168
1169         blk_lpos->next = next_lpos;
1170
1171         return &blk->data[0];
1172 }
1173
1174 /* Return the number of bytes used by a data block. */
1175 static unsigned int space_used(struct prb_data_ring *data_ring,
1176                                struct prb_data_blk_lpos *blk_lpos)
1177 {
1178         /* Data-less blocks take no space. */
1179         if (BLK_DATALESS(blk_lpos))
1180                 return 0;
1181
1182         if (DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->begin) == DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->next)) {
1183                 /* Data block does not wrap. */
1184                 return (DATA_INDEX(data_ring, blk_lpos->next) -
1185                         DATA_INDEX(data_ring, blk_lpos->begin));
1186         }
1187
1188         /*
1189          * For wrapping data blocks, the trailing (wasted) space is
1190          * also counted.
1191          */
1192         return (DATA_INDEX(data_ring, blk_lpos->next) +
1193                 DATA_SIZE(data_ring) - DATA_INDEX(data_ring, blk_lpos->begin));
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Given @blk_lpos, return a pointer to the writer data from the data block
1198  * and calculate the size of the data part. A NULL pointer is returned if
1199  * @blk_lpos specifies values that could never be legal.
1200  *
1201  * This function (used by readers) performs strict validation on the lpos
1202  * values to possibly detect bugs in the writer code. A WARN_ON_ONCE() is
1203  * triggered if an internal error is detected.
1204  */
1205 static const char *get_data(struct prb_data_ring *data_ring,
1206                             struct prb_data_blk_lpos *blk_lpos,
1207                             unsigned int *data_size)
1208 {
1209         struct prb_data_block *db;
1210
1211         /* Data-less data block description. */
1212         if (BLK_DATALESS(blk_lpos)) {
1213                 if (blk_lpos->begin == NO_LPOS && blk_lpos->next == NO_LPOS) {
1214                         *data_size = 0;
1215                         return "";
1216                 }
1217                 return NULL;
1218         }
1219
1220         /* Regular data block: @begin less than @next and in same wrap. */
1221         if (DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->begin) == DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->next) &&
1222             blk_lpos->begin < blk_lpos->next) {
1223                 db = to_block(data_ring, blk_lpos->begin);
1224                 *data_size = blk_lpos->next - blk_lpos->begin;
1225
1226         /* Wrapping data block: @begin is one wrap behind @next. */
1227         } else if (DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->begin + DATA_SIZE(data_ring)) ==
1228                    DATA_WRAPS(data_ring, blk_lpos->next)) {
1229                 db = to_block(data_ring, 0);
1230                 *data_size = DATA_INDEX(data_ring, blk_lpos->next);
1231
1232         /* Illegal block description. */
1233         } else {
1234                 WARN_ON_ONCE(1);
1235                 return NULL;
1236         }
1237
1238         /* A valid data block will always be aligned to the ID size. */
1239         if (WARN_ON_ONCE(blk_lpos->begin != ALIGN(blk_lpos->begin, sizeof(db->id))) ||
1240             WARN_ON_ONCE(blk_lpos->next != ALIGN(blk_lpos->next, sizeof(db->id)))) {
1241                 return NULL;
1242         }
1243
1244         /* A valid data block will always have at least an ID. */
1245         if (WARN_ON_ONCE(*data_size < sizeof(db->id)))
1246                 return NULL;
1247
1248         /* Subtract block ID space from size to reflect data size. */
1249         *data_size -= sizeof(db->id);
1250
1251         return &db->data[0];
1252 }
1253
1254 /*
1255  * Attempt to transition the newest descriptor from committed back to reserved
1256  * so that the record can be modified by a writer again. This is only possible
1257  * if the descriptor is not yet finalized and the provided @caller_id matches.
1258  */
1259 static struct prb_desc *desc_reopen_last(struct prb_desc_ring *desc_ring,
1260                                          u32 caller_id, unsigned long *id_out)
1261 {
1262         unsigned long prev_state_val;
1263         enum desc_state d_state;
1264         struct prb_desc desc;
1265         struct prb_desc *d;
1266         unsigned long id;
1267         u32 cid;
1268
1269         id = atomic_long_read(&desc_ring->head_id);
1270
1271         /*
1272          * To reduce unnecessarily reopening, first check if the descriptor
1273          * state and caller ID are correct.
1274          */
1275         d_state = desc_read(desc_ring, id, &desc, NULL, &cid);
1276         if (d_state != desc_committed || cid != caller_id)
1277                 return NULL;
1278
1279         d = to_desc(desc_ring, id);
1280
1281         prev_state_val = DESC_SV(id, desc_committed);
1282
1283         /*
1284          * Guarantee the reserved state is stored before reading any
1285          * record data. A full memory barrier is needed because @state_var
1286          * modification is followed by reading. This pairs with _prb_commit:B.
1287          *
1288          * Memory barrier involvement:
1289          *
1290          * If desc_reopen_last:A reads from _prb_commit:B, then
1291          * prb_reserve_in_last:A reads from _prb_commit:A.
1292          *
1293          * Relies on:
1294          *
1295          * WMB from _prb_commit:A to _prb_commit:B
1296          *    matching
1297          * MB If desc_reopen_last:A to prb_reserve_in_last:A
1298          */
1299         if (!atomic_long_try_cmpxchg(&d->state_var, &prev_state_val,
1300                         DESC_SV(id, desc_reserved))) { /* LMM(desc_reopen_last:A) */
1301                 return NULL;
1302         }
1303
1304         *id_out = id;
1305         return d;
1306 }
1307
1308 /**
1309  * prb_reserve_in_last() - Re-reserve and extend the space in the ringbuffer
1310  *                         used by the newest record.
1311  *
1312  * @e:         The entry structure to setup.
1313  * @rb:        The ringbuffer to re-reserve and extend data in.
1314  * @r:         The record structure to allocate buffers for.
1315  * @caller_id: The caller ID of the caller (reserving writer).
1316  * @max_size:  Fail if the extended size would be greater than this.
1317  *
1318  * This is the public function available to writers to re-reserve and extend
1319  * data.
1320  *
1321  * The writer specifies the text size to extend (not the new total size) by
1322  * setting the @text_buf_size field of @r. To ensure proper initialization
1323  * of @r, prb_rec_init_wr() should be used.
1324  *
1325  * This function will fail if @caller_id does not match the caller ID of the
1326  * newest record. In that case the caller must reserve new data using
1327  * prb_reserve().
1328  *
1329  * Context: Any context. Disables local interrupts on success.
1330  * Return: true if text data could be extended, otherwise false.
1331  *
1332  * On success:
1333  *
1334  *   - @r->text_buf points to the beginning of the entire text buffer.
1335  *
1336  *   - @r->text_buf_size is set to the new total size of the buffer.
1337  *
1338  *   - @r->info is not touched so that @r->info->text_len could be used
1339  *     to append the text.
1340  *
1341  *   - prb_record_text_space() can be used on @e to query the new
1342  *     actually used space.
1343  *
1344  * Important: All @r->info fields will already be set with the current values
1345  *            for the record. I.e. @r->info->text_len will be less than
1346  *            @text_buf_size. Writers can use @r->info->text_len to know
1347  *            where concatenation begins and writers should update
1348  *            @r->info->text_len after concatenating.
1349  */
1350 bool prb_reserve_in_last(struct prb_reserved_entry *e, struct printk_ringbuffer *rb,
1351                          struct printk_record *r, u32 caller_id, unsigned int max_size)
1352 {
1353         struct prb_desc_ring *desc_ring = &rb->desc_ring;
1354         struct printk_info *info;
1355         unsigned int data_size;
1356         struct prb_desc *d;
1357         unsigned long id;
1358
1359         local_irq_save(e->irqflags);
1360
1361         /* Transition the newest descriptor back to the reserved state. */
1362         d = desc_reopen_last(desc_ring, caller_id, &id);
1363         if (!d) {
1364                 local_irq_restore(e->irqflags);
1365                 goto fail_reopen;
1366         }
1367
1368         /* Now the writer has exclusive access: LMM(prb_reserve_in_last:A) */
1369
1370         info = to_info(desc_ring, id);
1371
1372         /*
1373          * Set the @e fields here so that prb_commit() can be used if
1374          * anything fails from now on.
1375          */
1376         e->rb = rb;
1377         e->id = id;
1378
1379         /*
1380          * desc_reopen_last() checked the caller_id, but there was no
1381          * exclusive access at that point. The descriptor may have
1382          * changed since then.
1383          */
1384         if (caller_id != info->caller_id)
1385                 goto fail;
1386
1387         if (BLK_DATALESS(&d->text_blk_lpos)) {
1388                 if (WARN_ON_ONCE(info->text_len != 0)) {
1389                         pr_warn_once("wrong text_len value (%hu, expecting 0)\n",
1390                                      info->text_len);
1391                         info->text_len = 0;
1392                 }
1393
1394                 if (!data_check_size(&rb->text_data_ring, r->text_buf_size))
1395                         goto fail;
1396
1397                 if (r->text_buf_size > max_size)
1398                         goto fail;
1399
1400                 r->text_buf = data_alloc(rb, r->text_buf_size,
1401                                          &d->text_blk_lpos, id);
1402         } else {
1403                 if (!get_data(&rb->text_data_ring, &d->text_blk_lpos, &data_size))
1404                         goto fail;
1405
1406                 /*
1407                  * Increase the buffer size to include the original size. If
1408                  * the meta data (@text_len) is not sane, use the full data
1409                  * block size.
1410                  */
1411                 if (WARN_ON_ONCE(info->text_len > data_size)) {
1412                         pr_warn_once("wrong text_len value (%hu, expecting <=%u)\n",
1413                                      info->text_len, data_size);
1414                         info->text_len = data_size;
1415                 }
1416                 r->text_buf_size += info->text_len;
1417
1418                 if (!data_check_size(&rb->text_data_ring, r->text_buf_size))
1419                         goto fail;
1420
1421                 if (r->text_buf_size > max_size)
1422                         goto fail;
1423
1424                 r->text_buf = data_realloc(rb, r->text_buf_size,
1425                                            &d->text_blk_lpos, id);
1426         }
1427         if (r->text_buf_size && !r->text_buf)
1428                 goto fail;
1429
1430         r->info = info;
1431
1432         e->text_space = space_used(&rb->text_data_ring, &d->text_blk_lpos);
1433
1434         return true;
1435 fail:
1436         prb_commit(e);
1437         /* prb_commit() re-enabled interrupts. */
1438 fail_reopen:
1439         /* Make it clear to the caller that the re-reserve failed. */
1440         memset(r, 0, sizeof(*r));
1441         return false;
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Attempt to finalize a specified descriptor. If this fails, the descriptor
1446  * is either already final or it will finalize itself when the writer commits.
1447  */
1448 static void desc_make_final(struct prb_desc_ring *desc_ring, unsigned long id)
1449 {
1450         unsigned long prev_state_val = DESC_SV(id, desc_committed);
1451         struct prb_desc *d = to_desc(desc_ring, id);
1452
1453         atomic_long_cmpxchg_relaxed(&d->state_var, prev_state_val,
1454                         DESC_SV(id, desc_finalized)); /* LMM(desc_make_final:A) */
1455
1456         /* Best effort to remember the last finalized @id. */
1457         atomic_long_set(&desc_ring->last_finalized_id, id);
1458 }
1459
1460 /**
1461  * prb_reserve() - Reserve space in the ringbuffer.
1462  *
1463  * @e:  The entry structure to setup.
1464  * @rb: The ringbuffer to reserve data in.
1465  * @r:  The record structure to allocate buffers for.
1466  *
1467  * This is the public function available to writers to reserve data.
1468  *
1469  * The writer specifies the text size to reserve by setting the
1470  * @text_buf_size field of @r. To ensure proper initialization of @r,
1471  * prb_rec_init_wr() should be used.
1472  *
1473  * Context: Any context. Disables local interrupts on success.
1474  * Return: true if at least text data could be allocated, otherwise false.
1475  *
1476  * On success, the fields @info and @text_buf of @r will be set by this
1477  * function and should be filled in by the writer before committing. Also
1478  * on success, prb_record_text_space() can be used on @e to query the actual
1479  * space used for the text data block.
1480  *
1481  * Important: @info->text_len needs to be set correctly by the writer in
1482  *            order for data to be readable and/or extended. Its value
1483  *            is initialized to 0.
1484  */
1485 bool prb_reserve(struct prb_reserved_entry *e, struct printk_ringbuffer *rb,
1486                  struct printk_record *r)
1487 {
1488         struct prb_desc_ring *desc_ring = &rb->desc_ring;
1489         struct printk_info *info;
1490         struct prb_desc *d;
1491         unsigned long id;
1492         u64 seq;
1493
1494         if (!data_check_size(&rb->text_data_ring, r->text_buf_size))
1495                 goto fail;
1496
1497         /*
1498          * Descriptors in the reserved state act as blockers to all further
1499          * reservations once the desc_ring has fully wrapped. Disable
1500          * interrupts during the reserve/commit window in order to minimize
1501          * the likelihood of this happening.
1502          */
1503         local_irq_save(e->irqflags);
1504
1505         if (!desc_reserve(rb, &id)) {
1506                 /* Descriptor reservation failures are tracked. */
1507                 atomic_long_inc(&rb->fail);
1508                 local_irq_restore(e->irqflags);
1509                 goto fail;
1510         }
1511
1512         d = to_desc(desc_ring, id);
1513         info = to_info(desc_ring, id);
1514
1515         /*
1516          * All @info fields (except @seq) are cleared and must be filled in
1517          * by the writer. Save @seq before clearing because it is used to
1518          * determine the new sequence number.
1519          */
1520         seq = info->seq;
1521         memset(info, 0, sizeof(*info));
1522
1523         /*
1524          * Set the @e fields here so that prb_commit() can be used if
1525          * text data allocation fails.
1526          */
1527         e->rb = rb;
1528         e->id = id;
1529
1530         /*
1531          * Initialize the sequence number if it has "never been set".
1532          * Otherwise just increment it by a full wrap.
1533          *
1534          * @seq is considered "never been set" if it has a value of 0,
1535          * _except_ for @infos[0], which was specially setup by the ringbuffer
1536          * initializer and therefore is always considered as set.
1537          *
1538          * See the "Bootstrap" comment block in printk_ringbuffer.h for
1539          * details about how the initializer bootstraps the descriptors.
1540          */
1541         if (seq == 0 && DESC_INDEX(desc_ring, id) != 0)
1542                 info->seq = DESC_INDEX(desc_ring, id);
1543         else
1544                 info->seq = seq + DESCS_COUNT(desc_ring);
1545
1546         /*
1547          * New data is about to be reserved. Once that happens, previous
1548          * descriptors are no longer able to be extended. Finalize the
1549          * previous descriptor now so that it can be made available to
1550          * readers. (For seq==0 there is no previous descriptor.)
1551          */
1552         if (info->seq > 0)
1553                 desc_make_final(desc_ring, DESC_ID(id - 1));
1554
1555         r->text_buf = data_alloc(rb, r->text_buf_size, &d->text_blk_lpos, id);
1556         /* If text data allocation fails, a data-less record is committed. */
1557         if (r->text_buf_size && !r->text_buf) {
1558                 prb_commit(e);
1559                 /* prb_commit() re-enabled interrupts. */
1560                 goto fail;
1561         }
1562
1563         r->info = info;
1564
1565         /* Record full text space used by record. */
1566         e->text_space = space_used(&rb->text_data_ring, &d->text_blk_lpos);
1567
1568         return true;
1569 fail:
1570         /* Make it clear to the caller that the reserve failed. */
1571         memset(r, 0, sizeof(*r));
1572         return false;
1573 }
1574
1575 /* Commit the data (possibly finalizing it) and restore interrupts. */
1576 static void _prb_commit(struct prb_reserved_entry *e, unsigned long state_val)
1577 {
1578         struct prb_desc_ring *desc_ring = &e->rb->desc_ring;
1579         struct prb_desc *d = to_desc(desc_ring, e->id);
1580         unsigned long prev_state_val = DESC_SV(e->id, desc_reserved);
1581
1582         /* Now the writer has finished all writing: LMM(_prb_commit:A) */
1583
1584         /*
1585          * Set the descriptor as committed. See "ABA Issues" about why
1586          * cmpxchg() instead of set() is used.
1587          *
1588          * 1  Guarantee all record data is stored before the descriptor state
1589          *    is stored as committed. A write memory barrier is sufficient
1590          *    for this. This pairs with desc_read:B and desc_reopen_last:A.
1591          *
1592          * 2. Guarantee the descriptor state is stored as committed before
1593          *    re-checking the head ID in order to possibly finalize this
1594          *    descriptor. This pairs with desc_reserve:D.
1595          *
1596          *    Memory barrier involvement:
1597          *
1598          *    If prb_commit:A reads from desc_reserve:D, then
1599          *    desc_make_final:A reads from _prb_commit:B.
1600          *
1601          *    Relies on:
1602          *
1603          *    MB _prb_commit:B to prb_commit:A
1604          *       matching
1605          *    MB desc_reserve:D to desc_make_final:A
1606          */
1607         if (!atomic_long_try_cmpxchg(&d->state_var, &prev_state_val,
1608                         DESC_SV(e->id, state_val))) { /* LMM(_prb_commit:B) */
1609                 WARN_ON_ONCE(1);
1610         }
1611
1612         /* Restore interrupts, the reserve/commit window is finished. */
1613         local_irq_restore(e->irqflags);
1614 }
1615
1616 /**
1617  * prb_commit() - Commit (previously reserved) data to the ringbuffer.
1618  *
1619  * @e: The entry containing the reserved data information.
1620  *
1621  * This is the public function available to writers to commit data.
1622  *
1623  * Note that the data is not yet available to readers until it is finalized.
1624  * Finalizing happens automatically when space for the next record is
1625  * reserved.
1626  *
1627  * See prb_final_commit() for a version of this function that finalizes
1628  * immediately.
1629  *
1630  * Context: Any context. Enables local interrupts.
1631  */
1632 void prb_commit(struct prb_reserved_entry *e)
1633 {
1634         struct prb_desc_ring *desc_ring = &e->rb->desc_ring;
1635         unsigned long head_id;
1636
1637         _prb_commit(e, desc_committed);
1638
1639         /*
1640          * If this descriptor is no longer the head (i.e. a new record has
1641          * been allocated), extending the data for this record is no longer
1642          * allowed and therefore it must be finalized.
1643          */
1644         head_id = atomic_long_read(&desc_ring->head_id); /* LMM(prb_commit:A) */
1645         if (head_id != e->id)
1646                 desc_make_final(desc_ring, e->id);
1647 }
1648
1649 /**
1650  * prb_final_commit() - Commit and finalize (previously reserved) data to
1651  *                      the ringbuffer.
1652  *
1653  * @e: The entry containing the reserved data information.
1654  *
1655  * This is the public function available to writers to commit+finalize data.
1656  *
1657  * By finalizing, the data is made immediately available to readers.
1658  *
1659  * This function should only be used if there are no intentions of extending
1660  * this data using prb_reserve_in_last().
1661  *
1662  * Context: Any context. Enables local interrupts.
1663  */
1664 void prb_final_commit(struct prb_reserved_entry *e)
1665 {
1666         struct prb_desc_ring *desc_ring = &e->rb->desc_ring;
1667
1668         _prb_commit(e, desc_finalized);
1669
1670         /* Best effort to remember the last finalized @id. */
1671         atomic_long_set(&desc_ring->last_finalized_id, e->id);
1672 }
1673
1674 /*
1675  * Count the number of lines in provided text. All text has at least 1 line
1676  * (even if @text_size is 0). Each '\n' processed is counted as an additional
1677  * line.
1678  */
1679 static unsigned int count_lines(const char *text, unsigned int text_size)
1680 {
1681         unsigned int next_size = text_size;
1682         unsigned int line_count = 1;
1683         const char *next = text;
1684
1685         while (next_size) {
1686                 next = memchr(next, '\n', next_size);
1687                 if (!next)
1688                         break;
1689                 line_count++;
1690                 next++;
1691                 next_size = text_size - (next - text);
1692         }
1693
1694         return line_count;
1695 }
1696
1697 /*
1698  * Given @blk_lpos, copy an expected @len of data into the provided buffer.
1699  * If @line_count is provided, count the number of lines in the data.
1700  *
1701  * This function (used by readers) performs strict validation on the data
1702  * size to possibly detect bugs in the writer code. A WARN_ON_ONCE() is
1703  * triggered if an internal error is detected.
1704  */
1705 static bool copy_data(struct prb_data_ring *data_ring,
1706                       struct prb_data_blk_lpos *blk_lpos, u16 len, char *buf,
1707                       unsigned int buf_size, unsigned int *line_count)
1708 {
1709         unsigned int data_size;
1710         const char *data;
1711
1712         /* Caller might not want any data. */
1713         if ((!buf || !buf_size) && !line_count)
1714                 return true;
1715
1716         data = get_data(data_ring, blk_lpos, &data_size);
1717         if (!data)
1718                 return false;
1719
1720         /*
1721          * Actual cannot be less than expected. It can be more than expected
1722          * because of the trailing alignment padding.
1723          *
1724          * Note that invalid @len values can occur because the caller loads
1725          * the value during an allowed data race.
1726          */
1727         if (data_size < (unsigned int)len)
1728                 return false;
1729
1730         /* Caller interested in the line count? */
1731         if (line_count)
1732                 *line_count = count_lines(data, len);
1733
1734         /* Caller interested in the data content? */
1735         if (!buf || !buf_size)
1736                 return true;
1737
1738         data_size = min_t(u16, buf_size, len);
1739
1740         memcpy(&buf[0], data, data_size); /* LMM(copy_data:A) */
1741         return true;
1742 }
1743
1744 /*
1745  * This is an extended version of desc_read(). It gets a copy of a specified
1746  * descriptor. However, it also verifies that the record is finalized and has
1747  * the sequence number @seq. On success, 0 is returned.
1748  *
1749  * Error return values:
1750  * -EINVAL: A finalized record with sequence number @seq does not exist.
1751  * -ENOENT: A finalized record with sequence number @seq exists, but its data
1752  *          is not available. This is a valid record, so readers should
1753  *          continue with the next record.
1754  */
1755 static int desc_read_finalized_seq(struct prb_desc_ring *desc_ring,
1756                                    unsigned long id, u64 seq,
1757                                    struct prb_desc *desc_out)
1758 {
1759         struct prb_data_blk_lpos *blk_lpos = &desc_out->text_blk_lpos;
1760         enum desc_state d_state;
1761         u64 s;
1762
1763         d_state = desc_read(desc_ring, id, desc_out, &s, NULL);
1764
1765         /*
1766          * An unexpected @id (desc_miss) or @seq mismatch means the record
1767          * does not exist. A descriptor in the reserved or committed state
1768          * means the record does not yet exist for the reader.
1769          */
1770         if (d_state == desc_miss ||
1771             d_state == desc_reserved ||
1772             d_state == desc_committed ||
1773             s != seq) {
1774                 return -EINVAL;
1775         }
1776
1777         /*
1778          * A descriptor in the reusable state may no longer have its data
1779          * available; report it as existing but with lost data. Or the record
1780          * may actually be a record with lost data.
1781          */
1782         if (d_state == desc_reusable ||
1783             (blk_lpos->begin == FAILED_LPOS && blk_lpos->next == FAILED_LPOS)) {
1784                 return -ENOENT;
1785         }
1786
1787         return 0;
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Copy the ringbuffer data from the record with @seq to the provided
1792  * @r buffer. On success, 0 is returned.
1793  *
1794  * See desc_read_finalized_seq() for error return values.
1795  */
1796 static int prb_read(struct printk_ringbuffer *rb, u64 seq,
1797                     struct printk_record *r, unsigned int *line_count)
1798 {
1799         struct prb_desc_ring *desc_ring = &rb->desc_ring;
1800         struct printk_info *info = to_info(desc_ring, seq);
1801         struct prb_desc *rdesc = to_desc(desc_ring, seq);
1802         atomic_long_t *state_var = &rdesc->state_var;
1803         struct prb_desc desc;
1804         unsigned long id;
1805         int err;
1806
1807         /* Extract the ID, used to specify the descriptor to read. */
1808         id = DESC_ID(atomic_long_read(state_var));
1809
1810         /* Get a local copy of the correct descriptor (if available). */
1811         err = desc_read_finalized_seq(desc_ring, id, seq, &desc);
1812
1813         /*
1814          * If @r is NULL, the caller is only interested in the availability
1815          * of the record.
1816          */
1817         if (err || !r)
1818                 return err;
1819
1820         /* If requested, copy meta data. */
1821         if (r->info)
1822                 memcpy(r->info, info, sizeof(*(r->info)));
1823
1824         /* Copy text data. If it fails, this is a data-less record. */
1825         if (!copy_data(&rb->text_data_ring, &desc.text_blk_lpos, info->text_len,
1826                        r->text_buf, r->text_buf_size, line_count)) {
1827                 return -ENOENT;
1828         }
1829
1830         /* Ensure the record is still finalized and has the same @seq. */
1831         return desc_read_finalized_seq(desc_ring, id, seq, &desc);
1832 }
1833
1834 /* Get the sequence number of the tail descriptor. */
1835 static u64 prb_first_seq(struct printk_ringbuffer *rb)
1836 {
1837         struct prb_desc_ring *desc_ring = &rb->desc_ring;
1838         enum desc_state d_state;
1839         struct prb_desc desc;
1840         unsigned long id;
1841         u64 seq;
1842
1843         for (;;) {
1844                 id = atomic_long_read(&rb->desc_ring.tail_id); /* LMM(prb_first_seq:A) */
1845
1846                 d_state = desc_read(desc_ring, id, &desc, &seq, NULL); /* LMM(prb_first_seq:B) */
1847
1848                 /*
1849                  * This loop will not be infinite because the tail is
1850                  * _always_ in the finalized or reusable state.
1851                  */
1852                 if (d_state == desc_finalized || d_state == desc_reusable)
1853                         break;
1854
1855                 /*
1856                  * Guarantee the last state load from desc_read() is before
1857                  * reloading @tail_id in order to see a new tail in the case
1858                  * that the descriptor has been recycled. This pairs with
1859                  * desc_reserve:D.
1860                  *
1861                  * Memory barrier involvement:
1862                  *
1863                  * If prb_first_seq:B reads from desc_reserve:F, then
1864                  * prb_first_seq:A reads from desc_push_tail:B.
1865                  *
1866                  * Relies on:
1867                  *
1868                  * MB from desc_push_tail:B to desc_reserve:F
1869                  *    matching
1870                  * RMB prb_first_seq:B to prb_first_seq:A
1871                  */
1872                 smp_rmb(); /* LMM(prb_first_seq:C) */
1873         }
1874
1875         return seq;
1876 }
1877
1878 /*
1879  * Non-blocking read of a record. Updates @seq to the last finalized record
1880  * (which may have no data available).
1881  *
1882  * See the description of prb_read_valid() and prb_read_valid_info()
1883  * for details.
1884  */
1885 static bool _prb_read_valid(struct printk_ringbuffer *rb, u64 *seq,
1886                             struct printk_record *r, unsigned int *line_count)
1887 {
1888         u64 tail_seq;
1889         int err;
1890
1891         while ((err = prb_read(rb, *seq, r, line_count))) {
1892                 tail_seq = prb_first_seq(rb);
1893
1894                 if (*seq < tail_seq) {
1895                         /*
1896                          * Behind the tail. Catch up and try again. This
1897                          * can happen for -ENOENT and -EINVAL cases.
1898                          */
1899                         *seq = tail_seq;
1900
1901                 } else if (err == -ENOENT) {
1902                         /* Record exists, but no data available. Skip. */
1903                         (*seq)++;
1904
1905                 } else {
1906                         /* Non-existent/non-finalized record. Must stop. */
1907                         return false;
1908                 }
1909         }
1910
1911         return true;
1912 }
1913
1914 /**
1915  * prb_read_valid() - Non-blocking read of a requested record or (if gone)
1916  *                    the next available record.
1917  *
1918  * @rb:  The ringbuffer to read from.
1919  * @seq: The sequence number of the record to read.
1920  * @r:   A record data buffer to store the read record to.
1921  *
1922  * This is the public function available to readers to read a record.
1923  *
1924  * The reader provides the @info and @text_buf buffers of @r to be
1925  * filled in. Any of the buffer pointers can be set to NULL if the reader
1926  * is not interested in that data. To ensure proper initialization of @r,
1927  * prb_rec_init_rd() should be used.
1928  *
1929  * Context: Any context.
1930  * Return: true if a record was read, otherwise false.
1931  *
1932  * On success, the reader must check r->info.seq to see which record was
1933  * actually read. This allows the reader to detect dropped records.
1934  *
1935  * Failure means @seq refers to a not yet written record.
1936  */
1937 bool prb_read_valid(struct printk_ringbuffer *rb, u64 seq,
1938                     struct printk_record *r)
1939 {
1940         return _prb_read_valid(rb, &seq, r, NULL);
1941 }
1942
1943 /**
1944  * prb_read_valid_info() - Non-blocking read of meta data for a requested
1945  *                         record or (if gone) the next available record.
1946  *
1947  * @rb:         The ringbuffer to read from.
1948  * @seq:        The sequence number of the record to read.
1949  * @info:       A buffer to store the read record meta data to.
1950  * @line_count: A buffer to store the number of lines in the record text.
1951  *
1952  * This is the public function available to readers to read only the
1953  * meta data of a record.
1954  *
1955  * The reader provides the @info, @line_count buffers to be filled in.
1956  * Either of the buffer pointers can be set to NULL if the reader is not
1957  * interested in that data.
1958  *
1959  * Context: Any context.
1960  * Return: true if a record's meta data was read, otherwise false.
1961  *
1962  * On success, the reader must check info->seq to see which record meta data
1963  * was actually read. This allows the reader to detect dropped records.
1964  *
1965  * Failure means @seq refers to a not yet written record.
1966  */
1967 bool prb_read_valid_info(struct printk_ringbuffer *rb, u64 seq,
1968                          struct printk_info *info, unsigned int *line_count)
1969 {
1970         struct printk_record r;
1971
1972         prb_rec_init_rd(&r, info, NULL, 0);
1973
1974         return _prb_read_valid(rb, &seq, &r, line_count);
1975 }
1976
1977 /**
1978  * prb_first_valid_seq() - Get the sequence number of the oldest available
1979  *                         record.
1980  *
1981  * @rb: The ringbuffer to get the sequence number from.
1982  *
1983  * This is the public function available to readers to see what the
1984  * first/oldest valid sequence number is.
1985  *
1986  * This provides readers a starting point to begin iterating the ringbuffer.
1987  *
1988  * Context: Any context.
1989  * Return: The sequence number of the first/oldest record or, if the
1990  *         ringbuffer is empty, 0 is returned.
1991  */
1992 u64 prb_first_valid_seq(struct printk_ringbuffer *rb)
1993 {
1994         u64 seq = 0;
1995
1996         if (!_prb_read_valid(rb, &seq, NULL, NULL))
1997                 return 0;
1998
1999         return seq;
2000 }
2001
2002 /**
2003  * prb_next_seq() - Get the sequence number after the last available record.
2004  *
2005  * @rb:  The ringbuffer to get the sequence number from.
2006  *
2007  * This is the public function available to readers to see what the next
2008  * newest sequence number available to readers will be.
2009  *
2010  * This provides readers a sequence number to jump to if all currently
2011  * available records should be skipped.
2012  *
2013  * Context: Any context.
2014  * Return: The sequence number of the next newest (not yet available) record
2015  *         for readers.
2016  */
2017 u64 prb_next_seq(struct printk_ringbuffer *rb)
2018 {
2019         struct prb_desc_ring *desc_ring = &rb->desc_ring;
2020         enum desc_state d_state;
2021         unsigned long id;
2022         u64 seq;
2023
2024         /* Check if the cached @id still points to a valid @seq. */
2025         id = atomic_long_read(&desc_ring->last_finalized_id);
2026         d_state = desc_read(desc_ring, id, NULL, &seq, NULL);
2027
2028         if (d_state == desc_finalized || d_state == desc_reusable) {
2029                 /*
2030                  * Begin searching after the last finalized record.
2031                  *
2032                  * On 0, the search must begin at 0 because of hack#2
2033                  * of the bootstrapping phase it is not known if a
2034                  * record at index 0 exists.
2035                  */
2036                 if (seq != 0)
2037                         seq++;
2038         } else {
2039                 /*
2040                  * The information about the last finalized sequence number
2041                  * has gone. It should happen only when there is a flood of
2042                  * new messages and the ringbuffer is rapidly recycled.
2043                  * Give up and start from the beginning.
2044                  */
2045                 seq = 0;
2046         }
2047
2048         /*
2049          * The information about the last finalized @seq might be inaccurate.
2050          * Search forward to find the current one.
2051          */
2052         while (_prb_read_valid(rb, &seq, NULL, NULL))
2053                 seq++;
2054
2055         return seq;
2056 }
2057
2058 /**
2059  * prb_init() - Initialize a ringbuffer to use provided external buffers.
2060  *
2061  * @rb:       The ringbuffer to initialize.
2062  * @text_buf: The data buffer for text data.
2063  * @textbits: The size of @text_buf as a power-of-2 value.
2064  * @descs:    The descriptor buffer for ringbuffer records.
2065  * @descbits: The count of @descs items as a power-of-2 value.
2066  * @infos:    The printk_info buffer for ringbuffer records.
2067  *
2068  * This is the public function available to writers to setup a ringbuffer
2069  * during runtime using provided buffers.
2070  *
2071  * This must match the initialization of DEFINE_PRINTKRB().
2072  *
2073  * Context: Any context.
2074  */
2075 void prb_init(struct printk_ringbuffer *rb,
2076               char *text_buf, unsigned int textbits,
2077               struct prb_desc *descs, unsigned int descbits,
2078               struct printk_info *infos)
2079 {
2080         memset(descs, 0, _DESCS_COUNT(descbits) * sizeof(descs[0]));
2081         memset(infos, 0, _DESCS_COUNT(descbits) * sizeof(infos[0]));
2082
2083         rb->desc_ring.count_bits = descbits;
2084         rb->desc_ring.descs = descs;
2085         rb->desc_ring.infos = infos;
2086         atomic_long_set(&rb->desc_ring.head_id, DESC0_ID(descbits));
2087         atomic_long_set(&rb->desc_ring.tail_id, DESC0_ID(descbits));
2088         atomic_long_set(&rb->desc_ring.last_finalized_id, DESC0_ID(descbits));
2089
2090         rb->text_data_ring.size_bits = textbits;
2091         rb->text_data_ring.data = text_buf;
2092         atomic_long_set(&rb->text_data_ring.head_lpos, BLK0_LPOS(textbits));
2093         atomic_long_set(&rb->text_data_ring.tail_lpos, BLK0_LPOS(textbits));
2094
2095         atomic_long_set(&rb->fail, 0);
2096
2097         atomic_long_set(&(descs[_DESCS_COUNT(descbits) - 1].state_var), DESC0_SV(descbits));
2098         descs[_DESCS_COUNT(descbits) - 1].text_blk_lpos.begin = FAILED_LPOS;
2099         descs[_DESCS_COUNT(descbits) - 1].text_blk_lpos.next = FAILED_LPOS;
2100
2101         infos[0].seq = -(u64)_DESCS_COUNT(descbits);
2102         infos[_DESCS_COUNT(descbits) - 1].seq = 0;
2103 }
2104
2105 /**
2106  * prb_record_text_space() - Query the full actual used ringbuffer space for
2107  *                           the text data of a reserved entry.
2108  *
2109  * @e: The successfully reserved entry to query.
2110  *
2111  * This is the public function available to writers to see how much actual
2112  * space is used in the ringbuffer to store the text data of the specified
2113  * entry.
2114  *
2115  * This function is only valid if @e has been successfully reserved using
2116  * prb_reserve().
2117  *
2118  * Context: Any context.
2119  * Return: The size in bytes used by the text data of the associated record.
2120  */
2121 unsigned int prb_record_text_space(struct prb_reserved_entry *e)
2122 {
2123         return e->text_space;
2124 }