Fix: tests: invoke destroy APIs for queues/stacks
[urcu.git] / urcu-bp.c
index 8207a4120ffd6b0790939e0ee176e064198704fe..cbdebf407a892c2d201d42d948025723702414e7 100644 (file)
--- a/urcu-bp.c
+++ b/urcu-bp.c
@@ -36,6 +36,7 @@
 #include <unistd.h>
 #include <sys/mman.h>
 
+#include "urcu/arch.h"
 #include "urcu/wfcqueue.h"
 #include "urcu/map/urcu-bp.h"
 #include "urcu/static/urcu-bp.h"
@@ -66,56 +67,75 @@ void *mremap_wrapper(void *old_address, size_t old_size,
 #define MREMAP_FIXED   2
 
 /*
- * mremap wrapper for non-Linux systems. Maps a RW, anonymous private mapping.
+ * mremap wrapper for non-Linux systems not allowing MAYMOVE.
  * This is not generic.
 */
 static
 void *mremap_wrapper(void *old_address, size_t old_size,
                size_t new_size, int flags)
 {
-       void *new_address;
-
-       assert(flags & MREMAP_MAYMOVE);
-       assert(!(flags & MREMAP_FIXED));
-       new_address = mmap(old_address, new_size,
-                          PROT_READ | PROT_WRITE,
-                          MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE,
-                          -1, 0);
-       if (new_address == MAP_FAILED)
-               return MAP_FAILED;
-       if (old_address) {
-               memcpy(new_address, old_address, old_size);
-               munmap(old_address, old_size);
-       }
-       return new_address;
+       assert(!(flags & MREMAP_MAYMOVE));
+
+       return MAP_FAILED;
 }
 #endif
 
-/* Sleep delay in us */
-#define RCU_SLEEP_DELAY                1000
-#define ARENA_INIT_ALLOC       16
+/* Sleep delay in ms */
+#define RCU_SLEEP_DELAY_MS     10
+#define INIT_NR_THREADS                8
+#define ARENA_INIT_ALLOC               \
+       sizeof(struct registry_chunk)   \
+       + INIT_NR_THREADS * sizeof(struct rcu_reader)
 
 /*
  * Active attempts to check for reader Q.S. before calling sleep().
  */
 #define RCU_QS_ACTIVE_ATTEMPTS 100
 
-void __attribute__((destructor)) rcu_bp_exit(void);
-
-static pthread_mutex_t rcu_gp_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+static
+int rcu_bp_refcount;
 
-#ifdef DEBUG_YIELD
-unsigned int rcu_yield_active;
-DEFINE_URCU_TLS(unsigned int, rcu_rand_yield);
+/* If the headers do not support membarrier system call, fall back smp_mb. */
+#ifdef __NR_membarrier
+# define membarrier(...)               syscall(__NR_membarrier, __VA_ARGS__)
+#else
+# define membarrier(...)               -ENOSYS
 #endif
 
+enum membarrier_cmd {
+       MEMBARRIER_CMD_QUERY = 0,
+       MEMBARRIER_CMD_SHARED = (1 << 0),
+};
+
+static
+void __attribute__((constructor)) rcu_bp_init(void);
+static
+void __attribute__((destructor)) rcu_bp_exit(void);
+
+int urcu_bp_has_sys_membarrier;
+
+/*
+ * rcu_gp_lock ensures mutual exclusion between threads calling
+ * synchronize_rcu().
+ */
+static pthread_mutex_t rcu_gp_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
 /*
- * Global grace period counter.
- * Contains the current RCU_GP_CTR_PHASE.
- * Also has a RCU_GP_COUNT of 1, to accelerate the reader fast path.
- * Written to only by writer with mutex taken. Read by both writer and readers.
+ * rcu_registry_lock ensures mutual exclusion between threads
+ * registering and unregistering themselves to/from the registry, and
+ * with threads reading that registry from synchronize_rcu(). However,
+ * this lock is not held all the way through the completion of awaiting
+ * for the grace period. It is sporadically released between iterations
+ * on the registry.
+ * rcu_registry_lock may nest inside rcu_gp_lock.
  */
-unsigned long rcu_gp_ctr = RCU_GP_COUNT;
+static pthread_mutex_t rcu_registry_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+
+static pthread_mutex_t init_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+static int initialized;
+
+static pthread_key_t urcu_bp_key;
+
+struct rcu_gp rcu_gp = { .ctr = RCU_GP_COUNT };
 
 /*
  * Pointer to registry elements. Written to only by each individual reader. Read
@@ -125,19 +145,24 @@ DEFINE_URCU_TLS(struct rcu_reader *, rcu_reader);
 
 static CDS_LIST_HEAD(registry);
 
+struct registry_chunk {
+       size_t data_len;                /* data length */
+       size_t used;                    /* amount of data used */
+       struct cds_list_head node;      /* chunk_list node */
+       char data[];
+};
+
 struct registry_arena {
-       void *p;
-       size_t len;
-       size_t used;
+       struct cds_list_head chunk_list;
 };
 
-static struct registry_arena registry_arena;
+static struct registry_arena registry_arena = {
+       .chunk_list = CDS_LIST_HEAD_INIT(registry_arena.chunk_list),
+};
 
 /* Saved fork signal mask, protected by rcu_gp_lock */
 static sigset_t saved_fork_signal_mask;
 
-static void rcu_gc_registry(void);
-
 static void mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)
 {
        int ret;
@@ -164,20 +189,34 @@ static void mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)
                urcu_die(ret);
 }
 
+static void smp_mb_master(void)
+{
+       if (caa_likely(urcu_bp_has_sys_membarrier))
+               (void) membarrier(MEMBARRIER_CMD_SHARED, 0);
+       else
+               cmm_smp_mb();
+}
+
+/*
+ * Always called with rcu_registry lock held. Releases this lock between
+ * iterations and grabs it again. Holds the lock when it returns.
+ */
 static void wait_for_readers(struct cds_list_head *input_readers,
                        struct cds_list_head *cur_snap_readers,
                        struct cds_list_head *qsreaders)
 {
-       int wait_loops = 0;
+       unsigned int wait_loops = 0;
        struct rcu_reader *index, *tmp;
 
        /*
         * Wait for each thread URCU_TLS(rcu_reader).ctr to either
         * indicate quiescence (not nested), or observe the current
-        * rcu_gp_ctr value.
+        * rcu_gp.ctr value.
         */
        for (;;) {
-               wait_loops++;
+               if (wait_loops < RCU_QS_ACTIVE_ATTEMPTS)
+                       wait_loops++;
+
                cds_list_for_each_entry_safe(index, tmp, input_readers, node) {
                        switch (rcu_reader_state(&index->ctr)) {
                        case RCU_READER_ACTIVE_CURRENT:
@@ -204,10 +243,14 @@ static void wait_for_readers(struct cds_list_head *input_readers,
                if (cds_list_empty(input_readers)) {
                        break;
                } else {
-                       if (wait_loops == RCU_QS_ACTIVE_ATTEMPTS)
-                               usleep(RCU_SLEEP_DELAY);
+                       /* Temporarily unlock the registry lock. */
+                       mutex_unlock(&rcu_registry_lock);
+                       if (wait_loops >= RCU_QS_ACTIVE_ATTEMPTS)
+                               (void) poll(NULL, 0, RCU_SLEEP_DELAY_MS);
                        else
                                caa_cpu_relax();
+                       /* Re-lock the registry lock before the next loop. */
+                       mutex_lock(&rcu_registry_lock);
                }
        }
 }
@@ -219,26 +262,27 @@ void synchronize_rcu(void)
        sigset_t newmask, oldmask;
        int ret;
 
-       ret = sigemptyset(&newmask);
+       ret = sigfillset(&newmask);
        assert(!ret);
-       ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &newmask, &oldmask);
+       ret = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
        assert(!ret);
 
        mutex_lock(&rcu_gp_lock);
 
+       mutex_lock(&rcu_registry_lock);
+
        if (cds_list_empty(&registry))
                goto out;
 
        /* All threads should read qparity before accessing data structure
         * where new ptr points to. */
        /* Write new ptr before changing the qparity */
-       cmm_smp_mb();
-
-       /* Remove old registry elements */
-       rcu_gc_registry();
+       smp_mb_master();
 
        /*
         * Wait for readers to observe original parity or be quiescent.
+        * wait_for_readers() can release and grab again rcu_registry_lock
+        * interally.
         */
        wait_for_readers(&registry, &cur_snap_readers, &qsreaders);
 
@@ -250,7 +294,7 @@ void synchronize_rcu(void)
        cmm_smp_mb();
 
        /* Switch parity: 0 -> 1, 1 -> 0 */
-       CMM_STORE_SHARED(rcu_gp_ctr, rcu_gp_ctr ^ RCU_GP_CTR_PHASE);
+       CMM_STORE_SHARED(rcu_gp.ctr, rcu_gp.ctr ^ RCU_GP_CTR_PHASE);
 
        /*
         * Must commit qparity update to memory before waiting for other parity
@@ -268,6 +312,8 @@ void synchronize_rcu(void)
 
        /*
         * Wait for readers to observe new parity or be quiescent.
+        * wait_for_readers() can release and grab again rcu_registry_lock
+        * interally.
         */
        wait_for_readers(&cur_snap_readers, NULL, &qsreaders);
 
@@ -280,8 +326,9 @@ void synchronize_rcu(void)
         * Finish waiting for reader threads before letting the old ptr being
         * freed.
         */
-       cmm_smp_mb();
+       smp_mb_master();
 out:
+       mutex_unlock(&rcu_registry_lock);
        mutex_unlock(&rcu_gp_lock);
        ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
        assert(!ret);
@@ -307,82 +354,162 @@ int rcu_read_ongoing(void)
 }
 
 /*
- * only grow for now.
+ * Only grow for now. If empty, allocate a ARENA_INIT_ALLOC sized chunk.
+ * Else, try expanding the last chunk. If this fails, allocate a new
+ * chunk twice as big as the last chunk.
+ * Memory used by chunks _never_ moves. A chunk could theoretically be
+ * freed when all "used" slots are released, but we don't do it at this
+ * point.
  */
-static void resize_arena(struct registry_arena *arena, size_t len)
+static
+void expand_arena(struct registry_arena *arena)
 {
-       void *new_arena;
+       struct registry_chunk *new_chunk, *last_chunk;
+       size_t old_chunk_len, new_chunk_len;
+
+       /* No chunk. */
+       if (cds_list_empty(&arena->chunk_list)) {
+               assert(ARENA_INIT_ALLOC >=
+                       sizeof(struct registry_chunk)
+                       + sizeof(struct rcu_reader));
+               new_chunk_len = ARENA_INIT_ALLOC;
+               new_chunk = mmap(NULL, new_chunk_len,
+                       PROT_READ | PROT_WRITE,
+                       MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE,
+                       -1, 0);
+               if (new_chunk == MAP_FAILED)
+                       abort();
+               memset(new_chunk, 0, new_chunk_len);
+               new_chunk->data_len =
+                       new_chunk_len - sizeof(struct registry_chunk);
+               cds_list_add_tail(&new_chunk->node, &arena->chunk_list);
+               return;         /* We're done. */
+       }
 
-       if (!arena->p)
-               new_arena = mmap(arena->p, len,
-                                PROT_READ | PROT_WRITE,
-                                MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE,
-                                -1, 0);
-       else
-               new_arena = mremap_wrapper(arena->p, arena->len,
-                                       len, MREMAP_MAYMOVE);
-       assert(new_arena != MAP_FAILED);
+       /* Try expanding last chunk. */
+       last_chunk = cds_list_entry(arena->chunk_list.prev,
+               struct registry_chunk, node);
+       old_chunk_len =
+               last_chunk->data_len + sizeof(struct registry_chunk);
+       new_chunk_len = old_chunk_len << 1;
+
+       /* Don't allow memory mapping to move, just expand. */
+       new_chunk = mremap_wrapper(last_chunk, old_chunk_len,
+               new_chunk_len, 0);
+       if (new_chunk != MAP_FAILED) {
+               /* Should not have moved. */
+               assert(new_chunk == last_chunk);
+               memset((char *) last_chunk + old_chunk_len, 0,
+                       new_chunk_len - old_chunk_len);
+               last_chunk->data_len =
+                       new_chunk_len - sizeof(struct registry_chunk);
+               return;         /* We're done. */
+       }
 
-       /*
-        * re-used the same region ?
-        */
-       if (new_arena == arena->p)
-               return;
+       /* Remap did not succeed, we need to add a new chunk. */
+       new_chunk = mmap(NULL, new_chunk_len,
+               PROT_READ | PROT_WRITE,
+               MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE,
+               -1, 0);
+       if (new_chunk == MAP_FAILED)
+               abort();
+       memset(new_chunk, 0, new_chunk_len);
+       new_chunk->data_len =
+               new_chunk_len - sizeof(struct registry_chunk);
+       cds_list_add_tail(&new_chunk->node, &arena->chunk_list);
+}
+
+static
+struct rcu_reader *arena_alloc(struct registry_arena *arena)
+{
+       struct registry_chunk *chunk;
+       struct rcu_reader *rcu_reader_reg;
+       int expand_done = 0;    /* Only allow to expand once per alloc */
+       size_t len = sizeof(struct rcu_reader);
 
-       bzero(new_arena + arena->len, len - arena->len);
-       arena->p = new_arena;
+retry:
+       cds_list_for_each_entry(chunk, &arena->chunk_list, node) {
+               if (chunk->data_len - chunk->used < len)
+                       continue;
+               /* Find spot */
+               for (rcu_reader_reg = (struct rcu_reader *) &chunk->data[0];
+                               rcu_reader_reg < (struct rcu_reader *) &chunk->data[chunk->data_len];
+                               rcu_reader_reg++) {
+                       if (!rcu_reader_reg->alloc) {
+                               rcu_reader_reg->alloc = 1;
+                               chunk->used += len;
+                               return rcu_reader_reg;
+                       }
+               }
+       }
+
+       if (!expand_done) {
+               expand_arena(arena);
+               expand_done = 1;
+               goto retry;
+       }
+
+       return NULL;
 }
 
 /* Called with signals off and mutex locked */
-static void add_thread(void)
+static
+void add_thread(void)
 {
        struct rcu_reader *rcu_reader_reg;
+       int ret;
 
-       if (registry_arena.len
-           < registry_arena.used + sizeof(struct rcu_reader))
-               resize_arena(&registry_arena,
-               caa_max(registry_arena.len << 1, ARENA_INIT_ALLOC));
-       /*
-        * Find a free spot.
-        */
-       for (rcu_reader_reg = registry_arena.p;
-            (void *)rcu_reader_reg < registry_arena.p + registry_arena.len;
-            rcu_reader_reg++) {
-               if (!rcu_reader_reg->alloc)
-                       break;
-       }
-       rcu_reader_reg->alloc = 1;
-       registry_arena.used += sizeof(struct rcu_reader);
+       rcu_reader_reg = arena_alloc(&registry_arena);
+       if (!rcu_reader_reg)
+               abort();
+       ret = pthread_setspecific(urcu_bp_key, rcu_reader_reg);
+       if (ret)
+               abort();
 
        /* Add to registry */
        rcu_reader_reg->tid = pthread_self();
        assert(rcu_reader_reg->ctr == 0);
        cds_list_add(&rcu_reader_reg->node, &registry);
+       /*
+        * Reader threads are pointing to the reader registry. This is
+        * why its memory should never be relocated.
+        */
        URCU_TLS(rcu_reader) = rcu_reader_reg;
 }
 
-/* Called with signals off and mutex locked */
-static void rcu_gc_registry(void)
+/* Called with mutex locked */
+static
+void cleanup_thread(struct registry_chunk *chunk,
+               struct rcu_reader *rcu_reader_reg)
 {
-       struct rcu_reader *rcu_reader_reg;
-       pthread_t tid;
-       int ret;
+       rcu_reader_reg->ctr = 0;
+       cds_list_del(&rcu_reader_reg->node);
+       rcu_reader_reg->tid = 0;
+       rcu_reader_reg->alloc = 0;
+       chunk->used -= sizeof(struct rcu_reader);
+}
 
-       for (rcu_reader_reg = registry_arena.p;
-            (void *)rcu_reader_reg < registry_arena.p + registry_arena.len;
-            rcu_reader_reg++) {
-               if (!rcu_reader_reg->alloc)
+static
+struct registry_chunk *find_chunk(struct rcu_reader *rcu_reader_reg)
+{
+       struct registry_chunk *chunk;
+
+       cds_list_for_each_entry(chunk, &registry_arena.chunk_list, node) {
+               if (rcu_reader_reg < (struct rcu_reader *) &chunk->data[0])
                        continue;
-               tid = rcu_reader_reg->tid;
-               ret = pthread_kill(tid, 0);
-               assert(ret != EINVAL);
-               if (ret == ESRCH) {
-                       cds_list_del(&rcu_reader_reg->node);
-                       rcu_reader_reg->ctr = 0;
-                       rcu_reader_reg->alloc = 0;
-                       registry_arena.used -= sizeof(struct rcu_reader);
-               }
+               if (rcu_reader_reg >= (struct rcu_reader *) &chunk->data[chunk->data_len])
+                       continue;
+               return chunk;
        }
+       return NULL;
+}
+
+/* Called with signals off and mutex locked */
+static
+void remove_thread(struct rcu_reader *rcu_reader_reg)
+{
+       cleanup_thread(find_chunk(rcu_reader_reg), rcu_reader_reg);
+       URCU_TLS(rcu_reader) = NULL;
 }
 
 /* Disable signals, take mutex, add to registry */
@@ -391,46 +518,125 @@ void rcu_bp_register(void)
        sigset_t newmask, oldmask;
        int ret;
 
-       ret = sigemptyset(&newmask);
-       assert(!ret);
-       ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &newmask, &oldmask);
-       assert(!ret);
+       ret = sigfillset(&newmask);
+       if (ret)
+               abort();
+       ret = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
+       if (ret)
+               abort();
 
        /*
         * Check if a signal concurrently registered our thread since
-        * the check in rcu_read_lock(). */
+        * the check in rcu_read_lock().
+        */
        if (URCU_TLS(rcu_reader))
                goto end;
 
-       mutex_lock(&rcu_gp_lock);
+       /*
+        * Take care of early registration before urcu_bp constructor.
+        */
+       rcu_bp_init();
+
+       mutex_lock(&rcu_registry_lock);
        add_thread();
-       mutex_unlock(&rcu_gp_lock);
+       mutex_unlock(&rcu_registry_lock);
 end:
        ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
-       assert(!ret);
+       if (ret)
+               abort();
 }
 
+/* Disable signals, take mutex, remove from registry */
+static
+void rcu_bp_unregister(struct rcu_reader *rcu_reader_reg)
+{
+       sigset_t newmask, oldmask;
+       int ret;
+
+       ret = sigfillset(&newmask);
+       if (ret)
+               abort();
+       ret = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
+       if (ret)
+               abort();
+
+       mutex_lock(&rcu_registry_lock);
+       remove_thread(rcu_reader_reg);
+       mutex_unlock(&rcu_registry_lock);
+       ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
+       if (ret)
+               abort();
+       rcu_bp_exit();
+}
+
+/*
+ * Remove thread from the registry when it exits, and flag it as
+ * destroyed so garbage collection can take care of it.
+ */
+static
+void urcu_bp_thread_exit_notifier(void *rcu_key)
+{
+       rcu_bp_unregister(rcu_key);
+}
+
+static
+void rcu_bp_init(void)
+{
+       mutex_lock(&init_lock);
+       if (!rcu_bp_refcount++) {
+               int ret;
+
+               ret = pthread_key_create(&urcu_bp_key,
+                               urcu_bp_thread_exit_notifier);
+               if (ret)
+                       abort();
+               ret = membarrier(MEMBARRIER_CMD_QUERY, 0);
+               if (ret >= 0 && (ret & MEMBARRIER_CMD_SHARED)) {
+                       urcu_bp_has_sys_membarrier = 1;
+               }
+               initialized = 1;
+       }
+       mutex_unlock(&init_lock);
+}
+
+static
 void rcu_bp_exit(void)
 {
-       if (registry_arena.p)
-               munmap(registry_arena.p, registry_arena.len);
+       mutex_lock(&init_lock);
+       if (!--rcu_bp_refcount) {
+               struct registry_chunk *chunk, *tmp;
+               int ret;
+
+               cds_list_for_each_entry_safe(chunk, tmp,
+                               &registry_arena.chunk_list, node) {
+                       munmap(chunk, chunk->data_len
+                                       + sizeof(struct registry_chunk));
+               }
+               CDS_INIT_LIST_HEAD(&registry_arena.chunk_list);
+               ret = pthread_key_delete(urcu_bp_key);
+               if (ret)
+                       abort();
+       }
+       mutex_unlock(&init_lock);
 }
 
 /*
- * Holding the rcu_gp_lock across fork will make sure we fork() don't race with
- * a concurrent thread executing with this same lock held. This ensures that the
- * registry is in a coherent state in the child.
+ * Holding the rcu_gp_lock and rcu_registry_lock across fork will make
+ * sure we fork() don't race with a concurrent thread executing with
+ * any of those locks held. This ensures that the registry and data
+ * protected by rcu_gp_lock are in a coherent state in the child.
  */
 void rcu_bp_before_fork(void)
 {
        sigset_t newmask, oldmask;
        int ret;
 
-       ret = sigemptyset(&newmask);
+       ret = sigfillset(&newmask);
        assert(!ret);
-       ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &newmask, &oldmask);
+       ret = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
        assert(!ret);
        mutex_lock(&rcu_gp_lock);
+       mutex_lock(&rcu_registry_lock);
        saved_fork_signal_mask = oldmask;
 }
 
@@ -440,18 +646,43 @@ void rcu_bp_after_fork_parent(void)
        int ret;
 
        oldmask = saved_fork_signal_mask;
+       mutex_unlock(&rcu_registry_lock);
        mutex_unlock(&rcu_gp_lock);
        ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
        assert(!ret);
 }
 
+/*
+ * Prune all entries from registry except our own thread. Fits the Linux
+ * fork behavior. Called with rcu_gp_lock and rcu_registry_lock held.
+ */
+static
+void urcu_bp_prune_registry(void)
+{
+       struct registry_chunk *chunk;
+       struct rcu_reader *rcu_reader_reg;
+
+       cds_list_for_each_entry(chunk, &registry_arena.chunk_list, node) {
+               for (rcu_reader_reg = (struct rcu_reader *) &chunk->data[0];
+                               rcu_reader_reg < (struct rcu_reader *) &chunk->data[chunk->data_len];
+                               rcu_reader_reg++) {
+                       if (!rcu_reader_reg->alloc)
+                               continue;
+                       if (rcu_reader_reg->tid == pthread_self())
+                               continue;
+                       cleanup_thread(chunk, rcu_reader_reg);
+               }
+       }
+}
+
 void rcu_bp_after_fork_child(void)
 {
        sigset_t oldmask;
        int ret;
 
-       rcu_gc_registry();
+       urcu_bp_prune_registry();
        oldmask = saved_fork_signal_mask;
+       mutex_unlock(&rcu_registry_lock);
        mutex_unlock(&rcu_gp_lock);
        ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
        assert(!ret);
This page took 0.043009 seconds and 4 git commands to generate.