locking/qspinlock: Remove unbounded cmpxchg() loop from locking slowpath
authorWill Deacon <will.deacon@arm.com>
Tue, 18 Dec 2018 17:13:55 +0000 (18:13 +0100)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Fri, 21 Dec 2018 13:13:08 +0000 (14:13 +0100)
commit7a617996cba577806960e87882e60d7444d01df4
treec583423ada77452fdf9e17193c375553f2df485e
parent5261ad70e2d673b9cfea7c81f309cabc847b7a27
locking/qspinlock: Remove unbounded cmpxchg() loop from locking slowpath

commit 59fb586b4a07b4e1a0ee577140ab4842ba451acd upstream.

The qspinlock locking slowpath utilises a "pending" bit as a simple form
of an embedded test-and-set lock that can avoid the overhead of explicit
queuing in cases where the lock is held but uncontended. This bit is
managed using a cmpxchg() loop which tries to transition the uncontended
lock word from (0,0,0) -> (0,0,1) or (0,0,1) -> (0,1,1).

Unfortunately, the cmpxchg() loop is unbounded and lockers can be starved
indefinitely if the lock word is seen to oscillate between unlocked
(0,0,0) and locked (0,0,1). This could happen if concurrent lockers are
able to take the lock in the cmpxchg() loop without queuing and pass it
around amongst themselves.

This patch fixes the problem by unconditionally setting _Q_PENDING_VAL
using atomic_fetch_or, and then inspecting the old value to see whether
we need to spin on the current lock owner, or whether we now effectively
hold the lock. The tricky scenario is when concurrent lockers end up
queuing on the lock and the lock becomes available, causing us to see
a lockword of (n,0,0). With pending now set, simply queuing could lead
to deadlock as the head of the queue may not have observed the pending
flag being cleared. Conversely, if the head of the queue did observe
pending being cleared, then it could transition the lock from (n,0,0) ->
(0,0,1) meaning that any attempt to "undo" our setting of the pending
bit could race with a concurrent locker trying to set it.

We handle this race by preserving the pending bit when taking the lock
after reaching the head of the queue and leaving the tail entry intact
if we saw pending set, because we know that the tail is going to be
updated shortly.

Signed-off-by: Will Deacon <will.deacon@arm.com>
Acked-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Acked-by: Waiman Long <longman@redhat.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Cc: boqun.feng@gmail.com
Cc: linux-arm-kernel@lists.infradead.org
Cc: paulmck@linux.vnet.ibm.com
Link: http://lkml.kernel.org/r/1524738868-31318-6-git-send-email-will.deacon@arm.com
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>
Signed-off-by: Sebastian Andrzej Siewior <bigeasy@linutronix.de>
Signed-off-by: Sasha Levin <sashal@kernel.org>
kernel/locking/qspinlock.c
kernel/locking/qspinlock_paravirt.h