Fix: add missing destroy functions to queues/stack APIs
[urcu.git] / urcu / wfstack.h
index b3ee2e7c4585e6e2f735a81ce82b67db3f84a5e2..9d693053117ceb93e69034e433f2196a22c3070d 100644 (file)
@@ -2,11 +2,11 @@
 #define _URCU_WFSTACK_H
 
 /*
- * rcuwfstack.h
+ * urcu/wfstack.h
  *
- * Userspace RCU library - Stack with Wait-Free push, Blocking pop.
+ * Userspace RCU library - Stack with wait-free push, blocking traversal.
  *
- * Copyright 2010 - Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@efficios.com>
+ * Copyright 2010-2012 - Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@efficios.com>
  *
  * This library is free software; you can redistribute it and/or
  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 
 #include <pthread.h>
 #include <assert.h>
+#include <stdbool.h>
 #include <urcu/compiler.h>
 
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
 #endif
 
-#if (!defined(_GNU_SOURCE) && !defined(_LGPL_SOURCE))
-#error "Dynamic loader LGPL wrappers not implemented yet"
-#endif
+/*
+ * Stack with wait-free push, blocking traversal.
+ *
+ * Stack implementing push, pop, pop_all operations, as well as iterator
+ * on the stack head returned by pop_all.
+ *
+ * Wait-free operations: cds_wfs_push, __cds_wfs_pop_all, cds_wfs_empty,
+ *                       cds_wfs_first.
+ * Blocking operations: cds_wfs_pop, cds_wfs_pop_all, cds_wfs_next,
+ *                      iteration on stack head returned by pop_all.
+ *
+ * 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 "-".
+ *
+ *                      cds_wfs_push  __cds_wfs_pop  __cds_wfs_pop_all
+ * cds_wfs_push               -              -                  -
+ * __cds_wfs_pop              -              X                  X
+ * __cds_wfs_pop_all          -              X                  -
+ *
+ * cds_wfs_pop and cds_wfs_pop_all use an internal mutex to provide
+ * synchronization.
+ */
 
-#define WF_STACK_END                   ((void *)0x1UL)
-#define WFS_ADAPT_ATTEMPTS             10      /* Retry if being set */
-#define WFS_WAIT                       10      /* Wait 10 ms if being set */
+#define CDS_WFS_WOULDBLOCK     ((void *) -1UL)
 
-struct wfs_node {
-       struct wfs_node *next;
+enum cds_wfs_state {
+       CDS_WFS_STATE_LAST =            (1U << 0),
 };
 
-struct wfs_stack {
-       struct wfs_node *head;
+/*
+ * struct cds_wfs_node is returned by __cds_wfs_pop, and also used as
+ * iterator on stack. It is not safe to dereference the node next
+ * pointer when returned by __cds_wfs_pop_blocking.
+ */
+struct cds_wfs_node {
+       struct cds_wfs_node *next;
+};
+
+/*
+ * struct cds_wfs_head is returned by __cds_wfs_pop_all, and can be used
+ * to begin iteration on the stack. "node" needs to be the first field of
+ * cds_wfs_head, so the end-of-stack pointer value can be used for both
+ * types.
+ */
+struct cds_wfs_head {
+       struct cds_wfs_node node;
+};
+
+struct __cds_wfs_stack {
+       struct cds_wfs_head *head;
+};
+
+struct cds_wfs_stack {
+       struct cds_wfs_head *head;
        pthread_mutex_t lock;
 };
 
-void wfs_node_init(struct wfs_node *node)
-{
-       node->next = NULL;
-}
+/*
+ * The transparent union allows calling functions that work on both
+ * struct cds_wfs_stack and struct __cds_wfs_stack on any of those two
+ * types.
+ */
+typedef union {
+       struct __cds_wfs_stack *_s;
+       struct cds_wfs_stack *s;
+} __attribute__((__transparent_union__)) cds_wfs_stack_ptr_t;
 
-void wfs_init(struct wfs_stack *s)
-{
-       int ret;
+#ifdef _LGPL_SOURCE
 
-       s->head = WF_STACK_END;
-       ret = pthread_mutex_init(&s->lock, NULL);
-       assert(!ret);
-}
+#include <urcu/static/wfstack.h>
 
-void wfs_push(struct wfs_stack *s, struct wfs_node *node)
-{
-       struct wfs_node *old_head;
-
-       assert(node->next == NULL);
-       /*
-        * uatomic_xchg() implicit memory barrier orders earlier stores to node
-        * (setting it to NULL) before publication.
-        */
-       old_head = uatomic_xchg(&s->head, node);
-       /*
-        * At this point, dequeuers see a NULL node->next, they should busy-wait
-        * until node->next is set to old_head.
-        */
-       STORE_SHARED(node->next, old_head);
-}
+#define cds_wfs_node_init              _cds_wfs_node_init
+#define cds_wfs_init                   _cds_wfs_init
+#define cds_wfs_destroy                        _cds_wfs_destroy
+#define __cds_wfs_init                 ___cds_wfs_init
+#define cds_wfs_empty                  _cds_wfs_empty
+#define cds_wfs_push                   _cds_wfs_push
+
+/* Locking performed internally */
+#define cds_wfs_pop_blocking           _cds_wfs_pop_blocking
+#define cds_wfs_pop_with_state_blocking        _cds_wfs_pop_with_state_blocking
+#define cds_wfs_pop_all_blocking       _cds_wfs_pop_all_blocking
+
+/*
+ * For iteration on cds_wfs_head returned by __cds_wfs_pop_all or
+ * cds_wfs_pop_all_blocking.
+ */
+#define cds_wfs_first                  _cds_wfs_first
+#define cds_wfs_next_blocking          _cds_wfs_next_blocking
+#define cds_wfs_next_nonblocking       _cds_wfs_next_nonblocking
+
+/* Pop locking with internal mutex */
+#define cds_wfs_pop_lock               _cds_wfs_pop_lock
+#define cds_wfs_pop_unlock             _cds_wfs_pop_unlock
+
+/* Synchronization ensured by the caller. See synchronization table. */
+#define __cds_wfs_pop_blocking         ___cds_wfs_pop_blocking
+#define __cds_wfs_pop_with_state_blocking      \
+                                       ___cds_wfs_pop_with_state_blocking
+#define __cds_wfs_pop_nonblocking      ___cds_wfs_pop_nonblocking
+#define __cds_wfs_pop_with_state_nonblocking   \
+                                       ___cds_wfs_pop_with_state_nonblocking
+#define __cds_wfs_pop_all              ___cds_wfs_pop_all
+
+#else /* !_LGPL_SOURCE */
+
+/*
+ * cds_wfs_node_init: initialize wait-free stack node.
+ */
+extern void cds_wfs_node_init(struct cds_wfs_node *node);
+
+/*
+ * cds_wfs_init: initialize wait-free stack (with lock). Pair with
+ * cds_wfs_destroy().
+ */
+extern void cds_wfs_init(struct cds_wfs_stack *s);
+
+/*
+ * cds_wfs_destroy: destroy wait-free stack (with lock). Pair with
+ * cds_wfs_init().
+ */
+extern void cds_wfs_destroy(struct cds_wfs_stack *s);
+
+/*
+ * __cds_wfs_init: initialize wait-free stack (no lock). Don't pair with
+ * any destroy function.
+ */
+extern void __cds_wfs_init(struct __cds_wfs_stack *s);
+
+/*
+ * cds_wfs_empty: return whether wait-free stack is empty.
+ *
+ * No memory barrier is issued. No mutual exclusion is required.
+ */
+extern bool cds_wfs_empty(cds_wfs_stack_ptr_t u_stack);
+
+/*
+ * cds_wfs_push: push a node into the stack.
+ *
+ * Issues a full memory barrier before push. No mutual exclusion is
+ * required.
+ *
+ * Returns 0 if the stack was empty prior to adding the node.
+ * Returns non-zero otherwise.
+ */
+extern int cds_wfs_push(cds_wfs_stack_ptr_t u_stack, struct cds_wfs_node *node);
+
+/*
+ * cds_wfs_pop_blocking: pop a node from the stack.
+ *
+ * Calls __cds_wfs_pop_blocking with an internal pop mutex held.
+ */
+extern struct cds_wfs_node *cds_wfs_pop_blocking(struct cds_wfs_stack *s);
+
+/*
+ * cds_wfs_pop_with_state_blocking: pop a node from the stack, with state.
+ *
+ * Same as cds_wfs_pop_blocking, but stores whether the stack was
+ * empty into state (CDS_WFS_STATE_LAST).
+ */
+extern struct cds_wfs_node *
+       cds_wfs_pop_with_state_blocking(struct cds_wfs_stack *s, int *state);
+
+/*
+ * cds_wfs_pop_all_blocking: pop all nodes from a stack.
+ *
+ * Calls __cds_wfs_pop_all with an internal pop mutex held.
+ */
+extern struct cds_wfs_head *cds_wfs_pop_all_blocking(struct cds_wfs_stack *s);
 
 /*
+ * cds_wfs_first: get first node of a popped stack.
+ *
+ * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
+ * consistent, but no other memory ordering is ensured.
+ *
+ * Used by for-like iteration macros in urcu/wfstack.h:
+ * cds_wfs_for_each_blocking()
+ * cds_wfs_for_each_blocking_safe()
+ *
+ * Returns NULL if popped stack is empty, top stack node otherwise.
+ */
+extern struct cds_wfs_node *cds_wfs_first(struct cds_wfs_head *head);
+
+/*
+ * cds_wfs_next_blocking: get next node of a popped stack.
+ *
+ * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
+ * consistent, but no other memory ordering is ensured.
+ *
+ * Used by for-like iteration macros in urcu/wfstack.h:
+ * cds_wfs_for_each_blocking()
+ * cds_wfs_for_each_blocking_safe()
+ *
+ * Returns NULL if reached end of popped stack, non-NULL next stack
+ * node otherwise.
+ */
+extern struct cds_wfs_node *cds_wfs_next_blocking(struct cds_wfs_node *node);
+
+/*
+ * cds_wfs_next_nonblocking: get next node of a popped stack.
+ *
+ * Same as cds_wfs_next_blocking, but returns CDS_WFS_WOULDBLOCK if it
+ * needs to block.
+ */
+extern struct cds_wfs_node *cds_wfs_next_nonblocking(struct cds_wfs_node *node);
+
+/*
+ * cds_wfs_pop_lock: lock stack pop-protection mutex.
+ */
+extern void cds_wfs_pop_lock(struct cds_wfs_stack *s);
+
+/*
+ * cds_wfs_pop_unlock: unlock stack pop-protection mutex.
+ */
+extern void cds_wfs_pop_unlock(struct cds_wfs_stack *s);
+
+/*
+ * __cds_wfs_pop_blocking: pop a node from the stack.
+ *
  * Returns NULL if stack is empty.
+ *
+ * __cds_wfs_pop_blocking needs to be synchronized using one of the
+ * following techniques:
+ *
+ * 1) Calling __cds_wfs_pop_blocking under rcu read lock critical
+ *    section. The caller must wait for a grace period to pass before
+ *    freeing the returned node or modifying the cds_wfs_node structure.
+ * 2) Using mutual exclusion (e.g. mutexes) to protect
+ *     __cds_wfs_pop_blocking and __cds_wfs_pop_all callers.
+ * 3) Ensuring that only ONE thread can call __cds_wfs_pop_blocking()
+ *    and __cds_wfs_pop_all(). (multi-provider/single-consumer scheme).
  */
-struct wfs_node *
-__wfs_pop_blocking(struct wfs_stack *s)
-{
-       struct wfs_node *head, *next;
-       int attempt = 0;
-
-retry:
-       head = LOAD_SHARED(s->head);
-       if (head == WF_STACK_END)
-               return NULL;
-       /*
-        * Adaptative busy-looping waiting for push to complete.
-        */
-       while ((next = LOAD_SHARED(head->next)) == NULL) {
-               if (++attempt >= WFS_ADAPT_ATTEMPTS) {
-                       poll(NULL, 0, WFS_WAIT);        /* Wait for 10ms */
-                       attempt = 0;
-               } else
-                       cpu_relax();
-       }
-       if (uatomic_cmpxchg(&s->head, head, next) == head)
-               return head;
-       else
-               goto retry;             /* Concurrent modification. Retry. */
-}
+extern struct cds_wfs_node *__cds_wfs_pop_blocking(cds_wfs_stack_ptr_t u_stack);
 
-struct wfs_node *
-wfs_pop_blocking(struct wfs_stack *s)
-{
-       struct wfs_node *retnode;
-       int ret;
-
-       ret = pthread_mutex_lock(&s->lock);
-       assert(!ret);
-       retnode = __wfs_pop_blocking(s);
-       ret = pthread_mutex_unlock(&s->lock);
-       assert(!ret);
-       return retnode;
-}
+/*
+ * __cds_wfs_pop_with_state_blocking: pop a node from the stack, with state.
+ *
+ * Same as __cds_wfs_pop_blocking, but stores whether the stack was
+ * empty into state (CDS_WFS_STATE_LAST).
+ */
+extern struct cds_wfs_node *
+       __cds_wfs_pop_with_state_blocking(cds_wfs_stack_ptr_t u_stack,
+               int *state);
+
+/*
+ * __cds_wfs_pop_nonblocking: pop a node from the stack.
+ *
+ * Same as __cds_wfs_pop_blocking, but returns CDS_WFS_WOULDBLOCK if
+ * it needs to block.
+ */
+extern struct cds_wfs_node *__cds_wfs_pop_nonblocking(cds_wfs_stack_ptr_t u_stack);
+
+/*
+ * __cds_wfs_pop_with_state_nonblocking: pop a node from the stack, with state.
+ *
+ * Same as __cds_wfs_pop_nonblocking, but stores whether the stack was
+ * empty into state (CDS_WFS_STATE_LAST).
+ */
+extern struct cds_wfs_node *
+       __cds_wfs_pop_with_state_nonblocking(cds_wfs_stack_ptr_t u_stack,
+               int *state);
+
+/*
+ * __cds_wfs_pop_all: pop all nodes from a stack.
+ *
+ * __cds_wfs_pop_all does not require any synchronization with other
+ * push, nor with other __cds_wfs_pop_all, but requires synchronization
+ * matching the technique used to synchronize __cds_wfs_pop_blocking:
+ *
+ * 1) If __cds_wfs_pop_blocking is called under rcu read lock critical
+ *    section, both __cds_wfs_pop_blocking and cds_wfs_pop_all callers
+ *    must wait for a grace period to pass before freeing the returned
+ *    node or modifying the cds_wfs_node structure. However, no RCU
+ *    read-side critical section is needed around __cds_wfs_pop_all.
+ * 2) Using mutual exclusion (e.g. mutexes) to protect
+ *     __cds_wfs_pop_blocking and __cds_wfs_pop_all callers.
+ * 3) Ensuring that only ONE thread can call __cds_wfs_pop_blocking()
+ *    and __cds_wfs_pop_all(). (multi-provider/single-consumer scheme).
+ */
+extern struct cds_wfs_head *__cds_wfs_pop_all(cds_wfs_stack_ptr_t u_stack);
+
+#endif /* !_LGPL_SOURCE */
 
 #ifdef __cplusplus
 }
 #endif
 
+/*
+ * cds_wfs_for_each_blocking: Iterate over all nodes returned by
+ * __cds_wfs_pop_all().
+ * @head: head of the queue (struct cds_wfs_head pointer).
+ * @node: iterator (struct cds_wfs_node pointer).
+ *
+ * Content written into each node before enqueue is guaranteed to be
+ * consistent, but no other memory ordering is ensured.
+ */
+#define cds_wfs_for_each_blocking(head, node)                  \
+       for (node = cds_wfs_first(head);                        \
+               node != NULL;                                   \
+               node = cds_wfs_next_blocking(node))
+
+/*
+ * cds_wfs_for_each_blocking_safe: Iterate over all nodes returned by
+ * __cds_wfs_pop_all(). Safe against deletion.
+ * @head: head of the queue (struct cds_wfs_head pointer).
+ * @node: iterator (struct cds_wfs_node pointer).
+ * @n: struct cds_wfs_node pointer holding the next pointer (used
+ *     internally).
+ *
+ * Content written into each node before enqueue is guaranteed to be
+ * consistent, but no other memory ordering is ensured.
+ */
+#define cds_wfs_for_each_blocking_safe(head, node, n)                     \
+       for (node = cds_wfs_first(head),                                   \
+                       n = (node ? cds_wfs_next_blocking(node) : NULL);   \
+               node != NULL;                                              \
+               node = n, n = (node ? cds_wfs_next_blocking(node) : NULL))
+
 #endif /* _URCU_WFSTACK_H */
This page took 0.027261 seconds and 4 git commands to generate.