kernel/sched/membarrier.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2010-2017 Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@efficios.com>
   4  *
   5  * membarrier system call
   6  */
   7
   8 /*
   9  * For documentation purposes, here are some membarrier ordering
  10  * scenarios to keep in mind:
  11  *
  12  * A) Userspace thread execution after IPI vs membarrier's memory
  13  *    barrier before sending the IPI
  14  *
  15  * Userspace variables:
  16  *
  17  * int x = 0, y = 0;
  18  *
  19  * The memory barrier at the start of membarrier() on CPU0 is necessary in
  20  * order to enforce the guarantee that any writes occurring on CPU0 before
  21  * the membarrier() is executed will be visible to any code executing on
  22  * CPU1 after the IPI-induced memory barrier:
  23  *
  24  *         CPU0                              CPU1
  25  *
  26  *         x = 1
  27  *         membarrier():
  28  *           a: smp_mb()
  29  *           b: send IPI                       IPI-induced mb
  30  *           c: smp_mb()
  31  *         r2 = y
  32  *                                           y = 1
  33  *                                           barrier()
  34  *                                           r1 = x
  35  *
  36  *                     BUG_ON(r1 == 0 && r2 == 0)
  37  *
  38  * The write to y and load from x by CPU1 are unordered by the hardware,
  39  * so it's possible to have "r1 = x" reordered before "y = 1" at any
  40  * point after (b).  If the memory barrier at (a) is omitted, then "x = 1"
  41  * can be reordered after (a) (although not after (c)), so we get r1 == 0
  42  * and r2 == 0.  This violates the guarantee that membarrier() is
  43  * supposed by provide.
  44  *
  45  * The timing of the memory barrier at (a) has to ensure that it executes
  46  * before the IPI-induced memory barrier on CPU1.
  47  *
  48  * B) Userspace thread execution before IPI vs membarrier's memory
  49  *    barrier after completing the IPI
  50  *
  51  * Userspace variables:
  52  *
  53  * int x = 0, y = 0;
  54  *
  55  * The memory barrier at the end of membarrier() on CPU0 is necessary in
  56  * order to enforce the guarantee that any writes occurring on CPU1 before
  57  * the membarrier() is executed will be visible to any code executing on
  58  * CPU0 after the membarrier():
  59  *
  60  *         CPU0                              CPU1
  61  *
  62  *                                           x = 1
  63  *                                           barrier()
  64  *                                           y = 1
  65  *         r2 = y
  66  *         membarrier():
  67  *           a: smp_mb()
  68  *           b: send IPI                       IPI-induced mb
  69  *           c: smp_mb()
  70  *         r1 = x
  71  *         BUG_ON(r1 == 0 && r2 == 1)
  72  *
  73  * The writes to x and y are unordered by the hardware, so it's possible to
  74  * have "r2 = 1" even though the write to x doesn't execute until (b).  If
  75  * the memory barrier at (c) is omitted then "r1 = x" can be reordered
  76  * before (b) (although not before (a)), so we get "r1 = 0".  This violates
  77  * the guarantee that membarrier() is supposed to provide.
  78  *
  79  * The timing of the memory barrier at (c) has to ensure that it executes
  80  * after the IPI-induced memory barrier on CPU1.
  81  *
  82  * C) Scheduling userspace thread -> kthread -> userspace thread vs membarrier
  83  *
  84  *           CPU0                            CPU1
  85  *
  86  *           membarrier():
  87  *           a: smp_mb()
  88  *                                           d: switch to kthread (includes mb)
  89  *           b: read rq->curr->mm == NULL
  90  *                                           e: switch to user (includes mb)
  91  *           c: smp_mb()
  92  *
  93  * Using the scenario from (A), we can show that (a) needs to be paired
  94  * with (e). Using the scenario from (B), we can show that (c) needs to
  95  * be paired with (d).
  96  *
  97  * D) exit_mm vs membarrier
  98  *
  99  * Two thread groups are created, A and B.  Thread group B is created by
 100  * issuing clone from group A with flag CLONE_VM set, but not CLONE_THREAD.
 101  * Let's assume we have a single thread within each thread group (Thread A
 102  * and Thread B).  Thread A runs on CPU0, Thread B runs on CPU1.
 103  *
 104  *           CPU0                            CPU1
 105  *
 106  *           membarrier():
 107  *             a: smp_mb()
 108  *                                           exit_mm():
 109  *                                             d: smp_mb()
 110  *                                             e: current->mm = NULL
 111  *             b: read rq->curr->mm == NULL
 112  *             c: smp_mb()
 113  *
 114  * Using scenario (B), we can show that (c) needs to be paired with (d).
 115  *
 116  * E) kthread_{use,unuse}_mm vs membarrier
 117  *
 118  *           CPU0                            CPU1
 119  *
 120  *           membarrier():
 121  *           a: smp_mb()
 122  *                                           kthread_unuse_mm()
 123  *                                             d: smp_mb()
 124  *                                             e: current->mm = NULL
 125  *           b: read rq->curr->mm == NULL
 126  *                                           kthread_use_mm()
 127  *                                             f: current->mm = mm
 128  *                                             g: smp_mb()
 129  *           c: smp_mb()
 130  *
 131  * Using the scenario from (A), we can show that (a) needs to be paired
 132  * with (g). Using the scenario from (B), we can show that (c) needs to
 133  * be paired with (d).
 134  */
 135
 136 /*
 137  * Bitmask made from a "or" of all commands within enum membarrier_cmd,
 138  * except MEMBARRIER_CMD_QUERY.
 139  */
 140 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE
 141 #define MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_BITMASK                  \
 142         (MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE                     \
 143         | MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE)
 144 #else
 145 #define MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_BITMASK  0
 146 #endif
 147
 148 #ifdef CONFIG_RSEQ
 149 #define MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_BITMASK               \
 150         (MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ                  \
 151         | MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ)
 152 #else
 153 #define MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_BITMASK       0
 154 #endif
 155
 156 #define MEMBARRIER_CMD_BITMASK                                          \
 157         (MEMBARRIER_CMD_GLOBAL | MEMBARRIER_CMD_GLOBAL_EXPEDITED        \
 158         | MEMBARRIER_CMD_REGISTER_GLOBAL_EXPEDITED                      \
 159         | MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED                              \
 160         | MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED                     \
 161         | MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_BITMASK                \
 162         | MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_BITMASK                     \
 163         | MEMBARRIER_CMD_GET_REGISTRATIONS)
 164
 165 static void ipi_mb(void *info)
 166 {
 167         smp_mb();       /* IPIs should be serializing but paranoid. */
 168 }
 169
 170 static void ipi_sync_core(void *info)
 171 {
 172         /*
 173          * The smp_mb() in membarrier after all the IPIs is supposed to
 174          * ensure that memory on remote CPUs that occur before the IPI
 175          * become visible to membarrier()'s caller -- see scenario B in
 176          * the big comment at the top of this file.
 177          *
 178          * A sync_core() would provide this guarantee, but
 179          * sync_core_before_usermode() might end up being deferred until
 180          * after membarrier()'s smp_mb().
 181          */
 182         smp_mb();       /* IPIs should be serializing but paranoid. */
 183
 184         sync_core_before_usermode();
 185 }
 186
 187 static void ipi_rseq(void *info)
 188 {
 189         /*
 190          * Ensure that all stores done by the calling thread are visible
 191          * to the current task before the current task resumes.  We could
 192          * probably optimize this away on most architectures, but by the
 193          * time we've already sent an IPI, the cost of the extra smp_mb()
 194          * is negligible.
 195          */
 196         smp_mb();
 197         rseq_preempt(current);
 198 }
 199
 200 static void ipi_sync_rq_state(void *info)
 201 {
 202         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *) info;
 203
 204         if (current->mm != mm)
 205                 return;
 206         this_cpu_write(runqueues.membarrier_state,
 207                        atomic_read(&mm->membarrier_state));
 208         /*
 209          * Issue a memory barrier after setting
 210          * MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED in the current runqueue to
 211          * guarantee that no memory access following registration is reordered
 212          * before registration.
 213          */
 214         smp_mb();
 215 }
 216
 217 void membarrier_exec_mmap(struct mm_struct *mm)
 218 {
 219         /*
 220          * Issue a memory barrier before clearing membarrier_state to
 221          * guarantee that no memory access prior to exec is reordered after
 222          * clearing this state.
 223          */
 224         smp_mb();
 225         atomic_set(&mm->membarrier_state, 0);
 226         /*
 227          * Keep the runqueue membarrier_state in sync with this mm
 228          * membarrier_state.
 229          */
 230         this_cpu_write(runqueues.membarrier_state, 0);
 231 }
 232
 233 void membarrier_update_current_mm(struct mm_struct *next_mm)
 234 {
 235         struct rq *rq = this_rq();
 236         int membarrier_state = 0;
 237
 238         if (next_mm)
 239                 membarrier_state = atomic_read(&next_mm->membarrier_state);
 240         if (READ_ONCE(rq->membarrier_state) == membarrier_state)
 241                 return;
 242         WRITE_ONCE(rq->membarrier_state, membarrier_state);
 243 }
 244
 245 static int membarrier_global_expedited(void)
 246 {
 247         int cpu;
 248         cpumask_var_t tmpmask;
 249
 250         if (num_online_cpus() == 1)
 251                 return 0;
 252
 253         /*
 254          * Matches memory barriers around rq->curr modification in
 255          * scheduler.
 256          */
 257         smp_mb();       /* system call entry is not a mb. */
 258
 259         if (!zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 260                 return -ENOMEM;
 261
 262         cpus_read_lock();
 263         rcu_read_lock();
 264         for_each_online_cpu(cpu) {
 265                 struct task_struct *p;
 266
 267                 /*
 268                  * Skipping the current CPU is OK even through we can be
 269                  * migrated at any point. The current CPU, at the point
 270                  * where we read raw_smp_processor_id(), is ensured to
 271                  * be in program order with respect to the caller
 272                  * thread. Therefore, we can skip this CPU from the
 273                  * iteration.
 274                  */
 275                 if (cpu == raw_smp_processor_id())
 276                         continue;
 277
 278                 if (!(READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->membarrier_state) &
 279                     MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED))
 280                         continue;
 281
 282                 /*
 283                  * Skip the CPU if it runs a kernel thread which is not using
 284                  * a task mm.
 285                  */
 286                 p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu)->curr);
 287                 if (!p->mm)
 288                         continue;
 289
 290                 __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 291         }
 292         rcu_read_unlock();
 293
 294         preempt_disable();
 295         smp_call_function_many(tmpmask, ipi_mb, NULL, 1);
 296         preempt_enable();
 297
 298         free_cpumask_var(tmpmask);
 299         cpus_read_unlock();
 300
 301         /*
 302          * Memory barrier on the caller thread _after_ we finished
 303          * waiting for the last IPI. Matches memory barriers around
 304          * rq->curr modification in scheduler.
 305          */
 306         smp_mb();       /* exit from system call is not a mb */
 307         return 0;
 308 }
 309
 310 static int membarrier_private_expedited(int flags, int cpu_id)
 311 {
 312         cpumask_var_t tmpmask;
 313         struct mm_struct *mm = current->mm;
 314         smp_call_func_t ipi_func = ipi_mb;
 315
 316         if (flags == MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 317                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE))
 318                         return -EINVAL;
 319                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 320                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY))
 321                         return -EPERM;
 322                 ipi_func = ipi_sync_core;
 323         } else if (flags == MEMBARRIER_FLAG_RSEQ) {
 324                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_RSEQ))
 325                         return -EINVAL;
 326                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 327                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY))
 328                         return -EPERM;
 329                 ipi_func = ipi_rseq;
 330         } else {
 331                 WARN_ON_ONCE(flags);
 332                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 333                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY))
 334                         return -EPERM;
 335         }
 336
 337         if (flags != MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE &&
 338             (atomic_read(&mm->mm_users) == 1 || num_online_cpus() == 1))
 339                 return 0;
 340
 341         /*
 342          * Matches memory barriers around rq->curr modification in
 343          * scheduler.
 344          */
 345         smp_mb();       /* system call entry is not a mb. */
 346
 347         if (cpu_id < 0 && !zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 348                 return -ENOMEM;
 349
 350         cpus_read_lock();
 351
 352         if (cpu_id >= 0) {
 353                 struct task_struct *p;
 354
 355                 if (cpu_id >= nr_cpu_ids || !cpu_online(cpu_id))
 356                         goto out;
 357                 rcu_read_lock();
 358                 p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu_id)->curr);
 359                 if (!p || p->mm != mm) {
 360                         rcu_read_unlock();
 361                         goto out;
 362                 }
 363                 rcu_read_unlock();
 364         } else {
 365                 int cpu;
 366
 367                 rcu_read_lock();
 368                 for_each_online_cpu(cpu) {
 369                         struct task_struct *p;
 370
 371                         p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu)->curr);
 372                         if (p && p->mm == mm)
 373                                 __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 374                 }
 375                 rcu_read_unlock();
 376         }
 377
 378         if (cpu_id >= 0) {
 379                 /*
 380                  * smp_call_function_single() will call ipi_func() if cpu_id
 381                  * is the calling CPU.
 382                  */
 383                 smp_call_function_single(cpu_id, ipi_func, NULL, 1);
 384         } else {
 385                 /*
 386                  * For regular membarrier, we can save a few cycles by
 387                  * skipping the current cpu -- we're about to do smp_mb()
 388                  * below, and if we migrate to a different cpu, this cpu
 389                  * and the new cpu will execute a full barrier in the
 390                  * scheduler.
 391                  *
 392                  * For SYNC_CORE, we do need a barrier on the current cpu --
 393                  * otherwise, if we are migrated and replaced by a different
 394                  * task in the same mm just before, during, or after
 395                  * membarrier, we will end up with some thread in the mm
 396                  * running without a core sync.
 397                  *
 398                  * For RSEQ, don't rseq_preempt() the caller.  User code
 399                  * is not supposed to issue syscalls at all from inside an
 400                  * rseq critical section.
 401                  */
 402                 if (flags != MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 403                         preempt_disable();
 404                         smp_call_function_many(tmpmask, ipi_func, NULL, true);
 405                         preempt_enable();
 406                 } else {
 407                         on_each_cpu_mask(tmpmask, ipi_func, NULL, true);
 408                 }
 409         }
 410
 411 out:
 412         if (cpu_id < 0)
 413                 free_cpumask_var(tmpmask);
 414         cpus_read_unlock();
 415
 416         /*
 417          * Memory barrier on the caller thread _after_ we finished
 418          * waiting for the last IPI. Matches memory barriers around
 419          * rq->curr modification in scheduler.
 420          */
 421         smp_mb();       /* exit from system call is not a mb */
 422
 423         return 0;
 424 }
 425
 426 static int sync_runqueues_membarrier_state(struct mm_struct *mm)
 427 {
 428         int membarrier_state = atomic_read(&mm->membarrier_state);
 429         cpumask_var_t tmpmask;
 430         int cpu;
 431
 432         if (atomic_read(&mm->mm_users) == 1 || num_online_cpus() == 1) {
 433                 this_cpu_write(runqueues.membarrier_state, membarrier_state);
 434
 435                 /*
 436                  * For single mm user, we can simply issue a memory barrier
 437                  * after setting MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED in the
 438                  * mm and in the current runqueue to guarantee that no memory
 439                  * access following registration is reordered before
 440                  * registration.
 441                  */
 442                 smp_mb();
 443                 return 0;
 444         }
 445
 446         if (!zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 447                 return -ENOMEM;
 448
 449         /*
 450          * For mm with multiple users, we need to ensure all future
 451          * scheduler executions will observe @mm's new membarrier
 452          * state.
 453          */
 454         synchronize_rcu();
 455
 456         /*
 457          * For each cpu runqueue, if the task's mm match @mm, ensure that all
 458          * @mm's membarrier state set bits are also set in the runqueue's
 459          * membarrier state. This ensures that a runqueue scheduling
 460          * between threads which are users of @mm has its membarrier state
 461          * updated.
 462          */
 463         cpus_read_lock();
 464         rcu_read_lock();
 465         for_each_online_cpu(cpu) {
 466                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
 467                 struct task_struct *p;
 468
 469                 p = rcu_dereference(rq->curr);
 470                 if (p && p->mm == mm)
 471                         __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 472         }
 473         rcu_read_unlock();
 474
 475         on_each_cpu_mask(tmpmask, ipi_sync_rq_state, mm, true);
 476
 477         free_cpumask_var(tmpmask);
 478         cpus_read_unlock();
 479
 480         return 0;
 481 }
 482
 483 static int membarrier_register_global_expedited(void)
 484 {
 485         struct task_struct *p = current;
 486         struct mm_struct *mm = p->mm;
 487         int ret;
 488
 489         if (atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 490             MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY)
 491                 return 0;
 492         atomic_or(MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED, &mm->membarrier_state);
 493         ret = sync_runqueues_membarrier_state(mm);
 494         if (ret)
 495                 return ret;
 496         atomic_or(MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY,
 497                   &mm->membarrier_state);
 498
 499         return 0;
 500 }
 501
 502 static int membarrier_register_private_expedited(int flags)
 503 {
 504         struct task_struct *p = current;
 505         struct mm_struct *mm = p->mm;
 506         int ready_state = MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY,
 507             set_state = MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED,
 508             ret;
 509
 510         if (flags == MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 511                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE))
 512                         return -EINVAL;
 513                 ready_state =
 514                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY;
 515         } else if (flags == MEMBARRIER_FLAG_RSEQ) {
 516                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_RSEQ))
 517                         return -EINVAL;
 518                 ready_state =
 519                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY;
 520         } else {
 521                 WARN_ON_ONCE(flags);
 522         }
 523
 524         /*
 525          * We need to consider threads belonging to different thread
 526          * groups, which use the same mm. (CLONE_VM but not
 527          * CLONE_THREAD).
 528          */
 529         if ((atomic_read(&mm->membarrier_state) & ready_state) == ready_state)
 530                 return 0;
 531         if (flags & MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE)
 532                 set_state |= MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE;
 533         if (flags & MEMBARRIER_FLAG_RSEQ)
 534                 set_state |= MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ;
 535         atomic_or(set_state, &mm->membarrier_state);
 536         ret = sync_runqueues_membarrier_state(mm);
 537         if (ret)
 538                 return ret;
 539         atomic_or(ready_state, &mm->membarrier_state);
 540
 541         return 0;
 542 }
 543
 544 static int membarrier_get_registrations(void)
 545 {
 546         struct task_struct *p = current;
 547         struct mm_struct *mm = p->mm;
 548         int registrations_mask = 0, membarrier_state, i;
 549         static const int states[] = {
 550                 MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED |
 551                         MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY,
 552                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED |
 553                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY,
 554                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE |
 555                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY,
 556                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ |
 557                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY
 558         };
 559         static const int registration_cmds[] = {
 560                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_GLOBAL_EXPEDITED,
 561                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED,
 562                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE,
 563                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ
 564         };
 565         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(states) != ARRAY_SIZE(registration_cmds));
 566
 567         membarrier_state = atomic_read(&mm->membarrier_state);
 568         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(states); ++i) {
 569                 if (membarrier_state & states[i]) {
 570                         registrations_mask |= registration_cmds[i];
 571                         membarrier_state &= ~states[i];
 572                 }
 573         }
 574         WARN_ON_ONCE(membarrier_state != 0);
 575         return registrations_mask;
 576 }
 577
 578 /**
 579  * sys_membarrier - issue memory barriers on a set of threads
 580  * @cmd:    Takes command values defined in enum membarrier_cmd.
 581  * @flags:  Currently needs to be 0 for all commands other than
 582  *          MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ: in the latter
 583  *          case it can be MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU, indicating that @cpu_id
 584  *          contains the CPU on which to interrupt (= restart)
 585  *          the RSEQ critical section.
 586  * @cpu_id: if @flags == MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU, indicates the cpu on which
 587  *          RSEQ CS should be interrupted (@cmd must be
 588  *          MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ).
 589  *
 590  * If this system call is not implemented, -ENOSYS is returned. If the
 591  * command specified does not exist, not available on the running
 592  * kernel, or if the command argument is invalid, this system call
 593  * returns -EINVAL. For a given command, with flags argument set to 0,
 594  * if this system call returns -ENOSYS or -EINVAL, it is guaranteed to
 595  * always return the same value until reboot. In addition, it can return
 596  * -ENOMEM if there is not enough memory available to perform the system
 597  * call.
 598  *
 599  * All memory accesses performed in program order from each targeted thread
 600  * is guaranteed to be ordered with respect to sys_membarrier(). If we use
 601  * the semantic "barrier()" to represent a compiler barrier forcing memory
 602  * accesses to be performed in program order across the barrier, and
 603  * smp_mb() to represent explicit memory barriers forcing full memory
 604  * ordering across the barrier, we have the following ordering table for
 605  * each pair of barrier(), sys_membarrier() and smp_mb():
 606  *
 607  * The pair ordering is detailed as (O: ordered, X: not ordered):
 608  *
 609  *                        barrier()   smp_mb() sys_membarrier()
 610  *        barrier()          X           X            O
 611  *        smp_mb()           X           O            O
 612  *        sys_membarrier()   O           O            O
 613  */
 614 SYSCALL_DEFINE3(membarrier, int, cmd, unsigned int, flags, int, cpu_id)
 615 {
 616         switch (cmd) {
 617         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 618                 if (unlikely(flags && flags != MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU))
 619                         return -EINVAL;
 620                 break;
 621         default:
 622                 if (unlikely(flags))
 623                         return -EINVAL;
 624         }
 625
 626         if (!(flags & MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU))
 627                 cpu_id = -1;
 628
 629         switch (cmd) {
 630         case MEMBARRIER_CMD_QUERY:
 631         {
 632                 int cmd_mask = MEMBARRIER_CMD_BITMASK;
 633
 634                 if (tick_nohz_full_enabled())
 635                         cmd_mask &= ~MEMBARRIER_CMD_GLOBAL;
 636                 return cmd_mask;
 637         }
 638         case MEMBARRIER_CMD_GLOBAL:
 639                 /* MEMBARRIER_CMD_GLOBAL is not compatible with nohz_full. */
 640                 if (tick_nohz_full_enabled())
 641                         return -EINVAL;
 642                 if (num_online_cpus() > 1)
 643                         synchronize_rcu();
 644                 return 0;
 645         case MEMBARRIER_CMD_GLOBAL_EXPEDITED:
 646                 return membarrier_global_expedited();
 647         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_GLOBAL_EXPEDITED:
 648                 return membarrier_register_global_expedited();
 649         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED:
 650                 return membarrier_private_expedited(0, cpu_id);
 651         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED:
 652                 return membarrier_register_private_expedited(0);
 653         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE:
 654                 return membarrier_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE, cpu_id);
 655         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE:
 656                 return membarrier_register_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE);
 657         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 658                 return membarrier_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_RSEQ, cpu_id);
 659         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 660                 return membarrier_register_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_RSEQ);
 661         case MEMBARRIER_CMD_GET_REGISTRATIONS:
 662                 return membarrier_get_registrations();
 663         default:
 664                 return -EINVAL;
 665         }
 666 }