Spelling cleanups within comments and documentation
[urcu.git] / urcu / static / wfcqueue.h
index 4a9003e525d0e1ed34ae4fdd9ea6eb3f7a3aea44..af7a8c6e7d4e3b1a7876347eb5cfb52db8e88046 100644 (file)
@@ -2,12 +2,12 @@
 #define _URCU_WFCQUEUE_STATIC_H
 
 /*
- * wfcqueue-static.h
+ * urcu/static/wfcqueue.h
  *
  * Userspace RCU library - Concurrent Queue with Wait-Free Enqueue/Blocking Dequeue
  *
- * TO BE INCLUDED ONLY IN LGPL-COMPATIBLE CODE. See wfcqueue.h for linking
- * dynamically with the userspace rcu library.
+ * TO BE INCLUDED ONLY IN LGPL-COMPATIBLE CODE. See urcu/wfcqueue.h for
+ * linking dynamically with the userspace rcu library.
  *
  * Copyright 2010-2012 - Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@efficios.com>
  * Copyright 2011-2012 - Lai Jiangshan <laijs@cn.fujitsu.com>
@@ -46,15 +46,30 @@ extern "C" {
  * half-wait-free/half-blocking queue implementation done by Paul E.
  * McKenney.
  *
- * Mutual exclusion of __cds_wfcq_* API
+ * Mutual exclusion of cds_wfcq_* / __cds_wfcq_* API
+ *
+ * Synchronization table:
+ *
+ * External synchronization techniques described in the API below is
+ * required between pairs marked with "X". No external synchronization
+ * required between pairs marked with "-".
+ *
+ * Legend:
+ * [1] cds_wfcq_enqueue
+ * [2] __cds_wfcq_splice (destination queue)
+ * [3] __cds_wfcq_dequeue
+ * [4] __cds_wfcq_splice (source queue)
+ * [5] __cds_wfcq_first
+ * [6] __cds_wfcq_next
+ *
+ *     [1] [2] [3] [4] [5] [6]
+ * [1]  -   -   -   -   -   -
+ * [2]  -   -   -   -   -   -
+ * [3]  -   -   X   X   X   X
+ * [4]  -   -   X   -   X   X
+ * [5]  -   -   X   X   -   -
+ * [6]  -   -   X   X   -   -
  *
- * Unless otherwise stated, the caller must ensure mutual exclusion of
- * queue update operations "dequeue" and "splice" (for source queue).
- * Queue read operations "first" and "next", which are used by
- * "for_each" iterations, need to be protected against concurrent
- * "dequeue" and "splice" (for source queue) by the caller.
- * "enqueue", "splice" (for destination queue), and "empty" are the only
- * operations that can be used without any mutual exclusion.
  * Mutual exclusion can be ensured by holding cds_wfcq_dequeue_lock().
  *
  * For convenience, cds_wfcq_dequeue_blocking() and
@@ -95,6 +110,13 @@ static inline void _cds_wfcq_init(struct cds_wfcq_head *head,
  * cds_wfcq_empty: return whether wait-free queue is empty.
  *
  * No memory barrier is issued. No mutual exclusion is required.
+ *
+ * We perform the test on head->node.next to check if the queue is
+ * possibly empty, but we confirm this by checking if the tail pointer
+ * points to the head node because the tail pointer is the linearisation
+ * point of the enqueuers. Just checking the head next pointer could
+ * make a queue appear empty if an enqueuer is preempted for a long time
+ * between xchg() and setting the previous node's next pointer.
  */
 static inline bool _cds_wfcq_empty(struct cds_wfcq_head *head,
                struct cds_wfcq_tail *tail)
@@ -128,7 +150,7 @@ static inline void _cds_wfcq_dequeue_unlock(struct cds_wfcq_head *head,
        assert(!ret);
 }
 
-static inline void ___cds_wfcq_append(struct cds_wfcq_head *head,
+static inline bool ___cds_wfcq_append(struct cds_wfcq_head *head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *new_head,
                struct cds_wfcq_node *new_tail)
@@ -152,6 +174,11 @@ static inline void ___cds_wfcq_append(struct cds_wfcq_head *head,
         * perspective.
         */
        CMM_STORE_SHARED(old_tail->next, new_head);
+       /*
+        * Return false if queue was empty prior to adding the node,
+        * else return true.
+        */
+       return old_tail != &head->node;
 }
 
 /*
@@ -159,19 +186,41 @@ static inline void ___cds_wfcq_append(struct cds_wfcq_head *head,
  *
  * Issues a full memory barrier before enqueue. No mutual exclusion is
  * required.
+ *
+ * Returns false if the queue was empty prior to adding the node.
+ * Returns true otherwise.
  */
-static inline void _cds_wfcq_enqueue(struct cds_wfcq_head *head,
+static inline bool _cds_wfcq_enqueue(struct cds_wfcq_head *head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *new_tail)
 {
-       ___cds_wfcq_append(head, tail, new_tail, new_tail);
+       return ___cds_wfcq_append(head, tail, new_tail, new_tail);
+}
+
+/*
+ * ___cds_wfcq_busy_wait: adaptative busy-wait.
+ *
+ * Returns 1 if nonblocking and needs to block, 0 otherwise.
+ */
+static inline bool
+___cds_wfcq_busy_wait(int *attempt, int blocking)
+{
+       if (!blocking)
+               return 1;
+       if (++(*attempt) >= WFCQ_ADAPT_ATTEMPTS) {
+               poll(NULL, 0, WFCQ_WAIT);       /* Wait for 10ms */
+               *attempt = 0;
+       } else {
+               caa_cpu_relax();
+       }
+       return 0;
 }
 
 /*
  * Waiting for enqueuer to complete enqueue and return the next node.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_node_sync_next(struct cds_wfcq_node *node)
+___cds_wfcq_node_sync_next(struct cds_wfcq_node *node, int blocking)
 {
        struct cds_wfcq_node *next;
        int attempt = 0;
@@ -180,45 +229,30 @@ ___cds_wfcq_node_sync_next(struct cds_wfcq_node *node)
         * Adaptative busy-looping waiting for enqueuer to complete enqueue.
         */
        while ((next = CMM_LOAD_SHARED(node->next)) == NULL) {
-               if (++attempt >= WFCQ_ADAPT_ATTEMPTS) {
-                       poll(NULL, 0, WFCQ_WAIT);       /* Wait for 10ms */
-                       attempt = 0;
-               } else {
-                       caa_cpu_relax();
-               }
+               if (___cds_wfcq_busy_wait(&attempt, blocking))
+                       return CDS_WFCQ_WOULDBLOCK;
        }
 
        return next;
 }
 
-/*
- * __cds_wfcq_first_blocking: get first node of a queue, without dequeuing.
- *
- * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
- * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion should be ensured by the
- * caller.
- *
- * Used by for-like iteration macros in urcu/wfqueue.h:
- * __cds_wfcq_for_each_blocking()
- * __cds_wfcq_for_each_blocking_safe()
- */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_first_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
-               struct cds_wfcq_tail *tail)
+___cds_wfcq_first(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail,
+               int blocking)
 {
        struct cds_wfcq_node *node;
 
        if (_cds_wfcq_empty(head, tail))
                return NULL;
-       node = ___cds_wfcq_node_sync_next(&head->node);
+       node = ___cds_wfcq_node_sync_next(&head->node, blocking);
        /* Load head->node.next before loading node's content */
        cmm_smp_read_barrier_depends();
        return node;
 }
 
 /*
- * __cds_wfcq_next_blocking: get next node of a queue, without dequeuing.
+ * __cds_wfcq_first_blocking: get first node of a queue, without dequeuing.
  *
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
@@ -228,11 +262,35 @@ ___cds_wfcq_first_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
  * Used by for-like iteration macros in urcu/wfqueue.h:
  * __cds_wfcq_for_each_blocking()
  * __cds_wfcq_for_each_blocking_safe()
+ *
+ * Returns NULL if queue is empty, first node otherwise.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_next_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_first_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail)
+{
+       return ___cds_wfcq_first(head, tail, 1);
+}
+
+
+/*
+ * __cds_wfcq_first_nonblocking: get first node of a queue, without dequeuing.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_first_blocking, but returns CDS_WFCQ_WOULDBLOCK if
+ * it needs to block.
+ */
+static inline struct cds_wfcq_node *
+___cds_wfcq_first_nonblocking(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail)
+{
+       return ___cds_wfcq_first(head, tail, 0);
+}
+
+static inline struct cds_wfcq_node *
+___cds_wfcq_next(struct cds_wfcq_head *head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
-               struct cds_wfcq_node *node)
+               struct cds_wfcq_node *node,
+               int blocking)
 {
        struct cds_wfcq_node *next;
 
@@ -247,7 +305,7 @@ ___cds_wfcq_next_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
                cmm_smp_rmb();
                if (CMM_LOAD_SHARED(tail->p) == node)
                        return NULL;
-               next = ___cds_wfcq_node_sync_next(node);
+               next = ___cds_wfcq_node_sync_next(node, blocking);
        }
        /* Load node->next before loading next's content */
        cmm_smp_read_barrier_depends();
@@ -255,24 +313,55 @@ ___cds_wfcq_next_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
 }
 
 /*
- * __cds_wfcq_dequeue_blocking: dequeue a node from the queue.
+ * __cds_wfcq_next_blocking: get next node of a queue, without dequeuing.
  *
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * It is valid to reuse and free a dequeued node immediately.
  * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion should be ensured by the
  * caller.
+ *
+ * Used by for-like iteration macros in urcu/wfqueue.h:
+ * __cds_wfcq_for_each_blocking()
+ * __cds_wfcq_for_each_blocking_safe()
+ *
+ * Returns NULL if reached end of queue, non-NULL next queue node
+ * otherwise.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
-               struct cds_wfcq_tail *tail)
+___cds_wfcq_next_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail,
+               struct cds_wfcq_node *node)
+{
+       return ___cds_wfcq_next(head, tail, node, 1);
+}
+
+/*
+ * __cds_wfcq_next_blocking: get next node of a queue, without dequeuing.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_next_blocking, but returns CDS_WFCQ_WOULDBLOCK if
+ * it needs to block.
+ */
+static inline struct cds_wfcq_node *
+___cds_wfcq_next_nonblocking(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail,
+               struct cds_wfcq_node *node)
+{
+       return ___cds_wfcq_next(head, tail, node, 0);
+}
+
+static inline struct cds_wfcq_node *
+___cds_wfcq_dequeue(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail,
+               int blocking)
 {
        struct cds_wfcq_node *node, *next;
 
        if (_cds_wfcq_empty(head, tail))
                return NULL;
 
-       node = ___cds_wfcq_node_sync_next(&head->node);
+       node = ___cds_wfcq_node_sync_next(&head->node, blocking);
+       if (!blocking && node == CDS_WFCQ_WOULDBLOCK)
+               return CDS_WFCQ_WOULDBLOCK;
 
        if ((next = CMM_LOAD_SHARED(node->next)) == NULL) {
                /*
@@ -292,7 +381,16 @@ ___cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
                _cds_wfcq_node_init(&head->node);
                if (uatomic_cmpxchg(&tail->p, node, &head->node) == node)
                        return node;
-               next = ___cds_wfcq_node_sync_next(node);
+               next = ___cds_wfcq_node_sync_next(node, blocking);
+               /*
+                * In nonblocking mode, if we would need to block to
+                * get node's next, set the head next node pointer
+                * (currently NULL) back to its original value.
+                */
+               if (!blocking && next == CDS_WFCQ_WOULDBLOCK) {
+                       head->node.next = node;
+                       return CDS_WFCQ_WOULDBLOCK;
+               }
        }
 
        /*
@@ -306,27 +404,76 @@ ___cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
 }
 
 /*
- * __cds_wfcq_splice_blocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
+ * __cds_wfcq_dequeue_blocking: dequeue a node from the queue.
+ *
+ * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
+ * consistent, but no other memory ordering is ensured.
+ * It is valid to reuse and free a dequeued node immediately.
+ * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion should be ensured by the
+ * caller.
+ */
+static inline struct cds_wfcq_node *
+___cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail)
+{
+       return ___cds_wfcq_dequeue(head, tail, 1);
+}
+
+/*
+ * __cds_wfcq_dequeue_nonblocking: dequeue a node from a wait-free queue.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_dequeue_blocking, but returns CDS_WFCQ_WOULDBLOCK
+ * if it needs to block.
+ */
+static inline struct cds_wfcq_node *
+___cds_wfcq_dequeue_nonblocking(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail)
+{
+       return ___cds_wfcq_dequeue(head, tail, 0);
+}
+
+/*
+ * __cds_wfcq_splice: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
  *
  * Dequeue all nodes from src_q.
  * dest_q must be already initialized.
- * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion for src_q should be ensured
- * by the caller.
+ * Mutual exclusion for src_q should be ensured by the caller as
+ * specified in the "Synchronisation table".
+ * Returns enum cds_wfcq_ret which indicates the state of the src or
+ * dest queue.
  */
-static inline void
-___cds_wfcq_splice_blocking(
+static inline enum cds_wfcq_ret
+___cds_wfcq_splice(
                struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
                struct cds_wfcq_head *src_q_head,
-               struct cds_wfcq_tail *src_q_tail)
+               struct cds_wfcq_tail *src_q_tail,
+               int blocking)
 {
        struct cds_wfcq_node *head, *tail;
+       int attempt = 0;
 
+       /*
+        * Initial emptiness check to speed up cases where queue is
+        * empty: only require loads to check if queue is empty.
+        */
        if (_cds_wfcq_empty(src_q_head, src_q_tail))
-               return;
+               return CDS_WFCQ_RET_SRC_EMPTY;
 
-       head = ___cds_wfcq_node_sync_next(&src_q_head->node);
-       _cds_wfcq_node_init(&src_q_head->node);
+       for (;;) {
+               /*
+                * Open-coded _cds_wfcq_empty() by testing result of
+                * uatomic_xchg, as well as tail pointer vs head node
+                * address.
+                */
+               head = uatomic_xchg(&src_q_head->node.next, NULL);
+               if (head)
+                       break;  /* non-empty */
+               if (CMM_LOAD_SHARED(src_q_tail->p) == &src_q_head->node)
+                       return CDS_WFCQ_RET_SRC_EMPTY;
+               if (___cds_wfcq_busy_wait(&attempt, blocking))
+                       return CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK;
+       }
 
        /*
         * Memory barrier implied before uatomic_xchg() orders store to
@@ -340,7 +487,48 @@ ___cds_wfcq_splice_blocking(
         * Append the spliced content of src_q into dest_q. Does not
         * require mutual exclusion on dest_q (wait-free).
         */
-       ___cds_wfcq_append(dest_q_head, dest_q_tail, head, tail);
+       if (___cds_wfcq_append(dest_q_head, dest_q_tail, head, tail))
+               return CDS_WFCQ_RET_DEST_NON_EMPTY;
+       else
+               return CDS_WFCQ_RET_DEST_EMPTY;
+}
+
+/*
+ * __cds_wfcq_splice_blocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
+ *
+ * Dequeue all nodes from src_q.
+ * dest_q must be already initialized.
+ * Mutual exclusion for src_q should be ensured by the caller as
+ * specified in the "Synchronisation table".
+ * Returns enum cds_wfcq_ret which indicates the state of the src or
+ * dest queue. Never returns CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK.
+ */
+static inline enum cds_wfcq_ret
+___cds_wfcq_splice_blocking(
+               struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
+               struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
+               struct cds_wfcq_head *src_q_head,
+               struct cds_wfcq_tail *src_q_tail)
+{
+       return ___cds_wfcq_splice(dest_q_head, dest_q_tail,
+               src_q_head, src_q_tail, 1);
+}
+
+/*
+ * __cds_wfcq_splice_nonblocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_splice_blocking, but returns
+ * CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK if it needs to block.
+ */
+static inline enum cds_wfcq_ret
+___cds_wfcq_splice_nonblocking(
+               struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
+               struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
+               struct cds_wfcq_head *src_q_head,
+               struct cds_wfcq_tail *src_q_tail)
+{
+       return ___cds_wfcq_splice(dest_q_head, dest_q_tail,
+               src_q_head, src_q_tail, 0);
 }
 
 /*
@@ -348,7 +536,7 @@ ___cds_wfcq_splice_blocking(
  *
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Mutual exlusion with cds_wfcq_splice_blocking and dequeue lock is
+ * Mutual exclusion with cds_wfcq_splice_blocking and dequeue lock is
  * ensured.
  * It is valid to reuse and free a dequeued node immediately.
  */
@@ -371,20 +559,25 @@ _cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
  * dest_q must be already initialized.
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Mutual exlusion with cds_wfcq_dequeue_blocking and dequeue lock is
+ * Mutual exclusion with cds_wfcq_dequeue_blocking and dequeue lock is
  * ensured.
+ * Returns enum cds_wfcq_ret which indicates the state of the src or
+ * dest queue. Never returns CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK.
  */
-static inline void
+static inline enum cds_wfcq_ret
 _cds_wfcq_splice_blocking(
                struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
                struct cds_wfcq_head *src_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *src_q_tail)
 {
+       enum cds_wfcq_ret ret;
+
        _cds_wfcq_dequeue_lock(src_q_head, src_q_tail);
-       ___cds_wfcq_splice_blocking(dest_q_head, dest_q_tail,
+       ret = ___cds_wfcq_splice_blocking(dest_q_head, dest_q_tail,
                        src_q_head, src_q_tail);
        _cds_wfcq_dequeue_unlock(src_q_head, src_q_tail);
+       return ret;
 }
 
 #ifdef __cplusplus
This page took 0.027548 seconds and 4 git commands to generate.