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 DEFINE_MUTEX(membarrier_ipi_mutex);
 166 #define SERIALIZE_IPI() guard(mutex)(&membarrier_ipi_mutex)
 167
 168 static void ipi_mb(void *info)
 169 {
 170         smp_mb();       /* IPIs should be serializing but paranoid. */
 171 }
 172
 173 static void ipi_sync_core(void *info)
 174 {
 175         /*
 176          * The smp_mb() in membarrier after all the IPIs is supposed to
 177          * ensure that memory on remote CPUs that occur before the IPI
 178          * become visible to membarrier()'s caller -- see scenario B in
 179          * the big comment at the top of this file.
 180          *
 181          * A sync_core() would provide this guarantee, but
 182          * sync_core_before_usermode() might end up being deferred until
 183          * after membarrier()'s smp_mb().
 184          */
 185         smp_mb();       /* IPIs should be serializing but paranoid. */
 186
 187         sync_core_before_usermode();
 188 }
 189
 190 static void ipi_rseq(void *info)
 191 {
 192         /*
 193          * Ensure that all stores done by the calling thread are visible
 194          * to the current task before the current task resumes.  We could
 195          * probably optimize this away on most architectures, but by the
 196          * time we've already sent an IPI, the cost of the extra smp_mb()
 197          * is negligible.
 198          */
 199         smp_mb();
 200         rseq_preempt(current);
 201 }
 202
 203 static void ipi_sync_rq_state(void *info)
 204 {
 205         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *) info;
 206
 207         if (current->mm != mm)
 208                 return;
 209         this_cpu_write(runqueues.membarrier_state,
 210                        atomic_read(&mm->membarrier_state));
 211         /*
 212          * Issue a memory barrier after setting
 213          * MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED in the current runqueue to
 214          * guarantee that no memory access following registration is reordered
 215          * before registration.
 216          */
 217         smp_mb();
 218 }
 219
 220 void membarrier_exec_mmap(struct mm_struct *mm)
 221 {
 222         /*
 223          * Issue a memory barrier before clearing membarrier_state to
 224          * guarantee that no memory access prior to exec is reordered after
 225          * clearing this state.
 226          */
 227         smp_mb();
 228         atomic_set(&mm->membarrier_state, 0);
 229         /*
 230          * Keep the runqueue membarrier_state in sync with this mm
 231          * membarrier_state.
 232          */
 233         this_cpu_write(runqueues.membarrier_state, 0);
 234 }
 235
 236 void membarrier_update_current_mm(struct mm_struct *next_mm)
 237 {
 238         struct rq *rq = this_rq();
 239         int membarrier_state = 0;
 240
 241         if (next_mm)
 242                 membarrier_state = atomic_read(&next_mm->membarrier_state);
 243         if (READ_ONCE(rq->membarrier_state) == membarrier_state)
 244                 return;
 245         WRITE_ONCE(rq->membarrier_state, membarrier_state);
 246 }
 247
 248 static int membarrier_global_expedited(void)
 249 {
 250         int cpu;
 251         cpumask_var_t tmpmask;
 252
 253         if (num_online_cpus() == 1)
 254                 return 0;
 255
 256         /*
 257          * Matches memory barriers around rq->curr modification in
 258          * scheduler.
 259          */
 260         smp_mb();       /* system call entry is not a mb. */
 261
 262         if (!zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 263                 return -ENOMEM;
 264
 265         SERIALIZE_IPI();
 266         cpus_read_lock();
 267         rcu_read_lock();
 268         for_each_online_cpu(cpu) {
 269                 struct task_struct *p;
 270
 271                 /*
 272                  * Skipping the current CPU is OK even through we can be
 273                  * migrated at any point. The current CPU, at the point
 274                  * where we read raw_smp_processor_id(), is ensured to
 275                  * be in program order with respect to the caller
 276                  * thread. Therefore, we can skip this CPU from the
 277                  * iteration.
 278                  */
 279                 if (cpu == raw_smp_processor_id())
 280                         continue;
 281
 282                 if (!(READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->membarrier_state) &
 283                     MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED))
 284                         continue;
 285
 286                 /*
 287                  * Skip the CPU if it runs a kernel thread which is not using
 288                  * a task mm.
 289                  */
 290                 p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu)->curr);
 291                 if (!p->mm)
 292                         continue;
 293
 294                 __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 295         }
 296         rcu_read_unlock();
 297
 298         preempt_disable();
 299         smp_call_function_many(tmpmask, ipi_mb, NULL, 1);
 300         preempt_enable();
 301
 302         free_cpumask_var(tmpmask);
 303         cpus_read_unlock();
 304
 305         /*
 306          * Memory barrier on the caller thread _after_ we finished
 307          * waiting for the last IPI. Matches memory barriers around
 308          * rq->curr modification in scheduler.
 309          */
 310         smp_mb();       /* exit from system call is not a mb */
 311         return 0;
 312 }
 313
 314 static int membarrier_private_expedited(int flags, int cpu_id)
 315 {
 316         cpumask_var_t tmpmask;
 317         struct mm_struct *mm = current->mm;
 318         smp_call_func_t ipi_func = ipi_mb;
 319
 320         if (flags == MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 321                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE))
 322                         return -EINVAL;
 323                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 324                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY))
 325                         return -EPERM;
 326                 ipi_func = ipi_sync_core;
 327         } else if (flags == MEMBARRIER_FLAG_RSEQ) {
 328                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_RSEQ))
 329                         return -EINVAL;
 330                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 331                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY))
 332                         return -EPERM;
 333                 ipi_func = ipi_rseq;
 334         } else {
 335                 WARN_ON_ONCE(flags);
 336                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 337                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY))
 338                         return -EPERM;
 339         }
 340
 341         if (flags != MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE &&
 342             (atomic_read(&mm->mm_users) == 1 || num_online_cpus() == 1))
 343                 return 0;
 344
 345         /*
 346          * Matches memory barriers around rq->curr modification in
 347          * scheduler.
 348          */
 349         smp_mb();       /* system call entry is not a mb. */
 350
 351         if (cpu_id < 0 && !zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 352                 return -ENOMEM;
 353
 354         SERIALIZE_IPI();
 355         cpus_read_lock();
 356
 357         if (cpu_id >= 0) {
 358                 struct task_struct *p;
 359
 360                 if (cpu_id >= nr_cpu_ids || !cpu_online(cpu_id))
 361                         goto out;
 362                 rcu_read_lock();
 363                 p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu_id)->curr);
 364                 if (!p || p->mm != mm) {
 365                         rcu_read_unlock();
 366                         goto out;
 367                 }
 368                 rcu_read_unlock();
 369         } else {
 370                 int cpu;
 371
 372                 rcu_read_lock();
 373                 for_each_online_cpu(cpu) {
 374                         struct task_struct *p;
 375
 376                         p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu)->curr);
 377                         if (p && p->mm == mm)
 378                                 __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 379                 }
 380                 rcu_read_unlock();
 381         }
 382
 383         if (cpu_id >= 0) {
 384                 /*
 385                  * smp_call_function_single() will call ipi_func() if cpu_id
 386                  * is the calling CPU.
 387                  */
 388                 smp_call_function_single(cpu_id, ipi_func, NULL, 1);
 389         } else {
 390                 /*
 391                  * For regular membarrier, we can save a few cycles by
 392                  * skipping the current cpu -- we're about to do smp_mb()
 393                  * below, and if we migrate to a different cpu, this cpu
 394                  * and the new cpu will execute a full barrier in the
 395                  * scheduler.
 396                  *
 397                  * For SYNC_CORE, we do need a barrier on the current cpu --
 398                  * otherwise, if we are migrated and replaced by a different
 399                  * task in the same mm just before, during, or after
 400                  * membarrier, we will end up with some thread in the mm
 401                  * running without a core sync.
 402                  *
 403                  * For RSEQ, don't rseq_preempt() the caller.  User code
 404                  * is not supposed to issue syscalls at all from inside an
 405                  * rseq critical section.
 406                  */
 407                 if (flags != MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 408                         preempt_disable();
 409                         smp_call_function_many(tmpmask, ipi_func, NULL, true);
 410                         preempt_enable();
 411                 } else {
 412                         on_each_cpu_mask(tmpmask, ipi_func, NULL, true);
 413                 }
 414         }
 415
 416 out:
 417         if (cpu_id < 0)
 418                 free_cpumask_var(tmpmask);
 419         cpus_read_unlock();
 420
 421         /*
 422          * Memory barrier on the caller thread _after_ we finished
 423          * waiting for the last IPI. Matches memory barriers around
 424          * rq->curr modification in scheduler.
 425          */
 426         smp_mb();       /* exit from system call is not a mb */
 427
 428         return 0;
 429 }
 430
 431 static int sync_runqueues_membarrier_state(struct mm_struct *mm)
 432 {
 433         int membarrier_state = atomic_read(&mm->membarrier_state);
 434         cpumask_var_t tmpmask;
 435         int cpu;
 436
 437         if (atomic_read(&mm->mm_users) == 1 || num_online_cpus() == 1) {
 438                 this_cpu_write(runqueues.membarrier_state, membarrier_state);
 439
 440                 /*
 441                  * For single mm user, we can simply issue a memory barrier
 442                  * after setting MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED in the
 443                  * mm and in the current runqueue to guarantee that no memory
 444                  * access following registration is reordered before
 445                  * registration.
 446                  */
 447                 smp_mb();
 448                 return 0;
 449         }
 450
 451         if (!zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 452                 return -ENOMEM;
 453
 454         /*
 455          * For mm with multiple users, we need to ensure all future
 456          * scheduler executions will observe @mm's new membarrier
 457          * state.
 458          */
 459         synchronize_rcu();
 460
 461         /*
 462          * For each cpu runqueue, if the task's mm match @mm, ensure that all
 463          * @mm's membarrier state set bits are also set in the runqueue's
 464          * membarrier state. This ensures that a runqueue scheduling
 465          * between threads which are users of @mm has its membarrier state
 466          * updated.
 467          */
 468         SERIALIZE_IPI();
 469         cpus_read_lock();
 470         rcu_read_lock();
 471         for_each_online_cpu(cpu) {
 472                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
 473                 struct task_struct *p;
 474
 475                 p = rcu_dereference(rq->curr);
 476                 if (p && p->mm == mm)
 477                         __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 478         }
 479         rcu_read_unlock();
 480
 481         on_each_cpu_mask(tmpmask, ipi_sync_rq_state, mm, true);
 482
 483         free_cpumask_var(tmpmask);
 484         cpus_read_unlock();
 485
 486         return 0;
 487 }
 488
 489 static int membarrier_register_global_expedited(void)
 490 {
 491         struct task_struct *p = current;
 492         struct mm_struct *mm = p->mm;
 493         int ret;
 494
 495         if (atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 496             MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY)
 497                 return 0;
 498         atomic_or(MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED, &mm->membarrier_state);
 499         ret = sync_runqueues_membarrier_state(mm);
 500         if (ret)
 501                 return ret;
 502         atomic_or(MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY,
 503                   &mm->membarrier_state);
 504
 505         return 0;
 506 }
 507
 508 static int membarrier_register_private_expedited(int flags)
 509 {
 510         struct task_struct *p = current;
 511         struct mm_struct *mm = p->mm;
 512         int ready_state = MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY,
 513             set_state = MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED,
 514             ret;
 515
 516         if (flags == MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 517                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE))
 518                         return -EINVAL;
 519                 ready_state =
 520                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY;
 521         } else if (flags == MEMBARRIER_FLAG_RSEQ) {
 522                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_RSEQ))
 523                         return -EINVAL;
 524                 ready_state =
 525                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY;
 526         } else {
 527                 WARN_ON_ONCE(flags);
 528         }
 529
 530         /*
 531          * We need to consider threads belonging to different thread
 532          * groups, which use the same mm. (CLONE_VM but not
 533          * CLONE_THREAD).
 534          */
 535         if ((atomic_read(&mm->membarrier_state) & ready_state) == ready_state)
 536                 return 0;
 537         if (flags & MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE)
 538                 set_state |= MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE;
 539         if (flags & MEMBARRIER_FLAG_RSEQ)
 540                 set_state |= MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ;
 541         atomic_or(set_state, &mm->membarrier_state);
 542         ret = sync_runqueues_membarrier_state(mm);
 543         if (ret)
 544                 return ret;
 545         atomic_or(ready_state, &mm->membarrier_state);
 546
 547         return 0;
 548 }
 549
 550 static int membarrier_get_registrations(void)
 551 {
 552         struct task_struct *p = current;
 553         struct mm_struct *mm = p->mm;
 554         int registrations_mask = 0, membarrier_state, i;
 555         static const int states[] = {
 556                 MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED |
 557                         MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY,
 558                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED |
 559                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY,
 560                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE |
 561                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY,
 562                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ |
 563                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY
 564         };
 565         static const int registration_cmds[] = {
 566                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_GLOBAL_EXPEDITED,
 567                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED,
 568                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE,
 569                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ
 570         };
 571         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(states) != ARRAY_SIZE(registration_cmds));
 572
 573         membarrier_state = atomic_read(&mm->membarrier_state);
 574         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(states); ++i) {
 575                 if (membarrier_state & states[i]) {
 576                         registrations_mask |= registration_cmds[i];
 577                         membarrier_state &= ~states[i];
 578                 }
 579         }
 580         WARN_ON_ONCE(membarrier_state != 0);
 581         return registrations_mask;
 582 }
 583
 584 /**
 585  * sys_membarrier - issue memory barriers on a set of threads
 586  * @cmd:    Takes command values defined in enum membarrier_cmd.
 587  * @flags:  Currently needs to be 0 for all commands other than
 588  *          MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ: in the latter
 589  *          case it can be MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU, indicating that @cpu_id
 590  *          contains the CPU on which to interrupt (= restart)
 591  *          the RSEQ critical section.
 592  * @cpu_id: if @flags == MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU, indicates the cpu on which
 593  *          RSEQ CS should be interrupted (@cmd must be
 594  *          MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ).
 595  *
 596  * If this system call is not implemented, -ENOSYS is returned. If the
 597  * command specified does not exist, not available on the running
 598  * kernel, or if the command argument is invalid, this system call
 599  * returns -EINVAL. For a given command, with flags argument set to 0,
 600  * if this system call returns -ENOSYS or -EINVAL, it is guaranteed to
 601  * always return the same value until reboot. In addition, it can return
 602  * -ENOMEM if there is not enough memory available to perform the system
 603  * call.
 604  *
 605  * All memory accesses performed in program order from each targeted thread
 606  * is guaranteed to be ordered with respect to sys_membarrier(). If we use
 607  * the semantic "barrier()" to represent a compiler barrier forcing memory
 608  * accesses to be performed in program order across the barrier, and
 609  * smp_mb() to represent explicit memory barriers forcing full memory
 610  * ordering across the barrier, we have the following ordering table for
 611  * each pair of barrier(), sys_membarrier() and smp_mb():
 612  *
 613  * The pair ordering is detailed as (O: ordered, X: not ordered):
 614  *
 615  *                        barrier()   smp_mb() sys_membarrier()
 616  *        barrier()          X           X            O
 617  *        smp_mb()           X           O            O
 618  *        sys_membarrier()   O           O            O
 619  */
 620 SYSCALL_DEFINE3(membarrier, int, cmd, unsigned int, flags, int, cpu_id)
 621 {
 622         switch (cmd) {
 623         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 624                 if (unlikely(flags && flags != MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU))
 625                         return -EINVAL;
 626                 break;
 627         default:
 628                 if (unlikely(flags))
 629                         return -EINVAL;
 630         }
 631
 632         if (!(flags & MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU))
 633                 cpu_id = -1;
 634
 635         switch (cmd) {
 636         case MEMBARRIER_CMD_QUERY:
 637         {
 638                 int cmd_mask = MEMBARRIER_CMD_BITMASK;
 639
 640                 if (tick_nohz_full_enabled())
 641                         cmd_mask &= ~MEMBARRIER_CMD_GLOBAL;
 642                 return cmd_mask;
 643         }
 644         case MEMBARRIER_CMD_GLOBAL:
 645                 /* MEMBARRIER_CMD_GLOBAL is not compatible with nohz_full. */
 646                 if (tick_nohz_full_enabled())
 647                         return -EINVAL;
 648                 if (num_online_cpus() > 1)
 649                         synchronize_rcu();
 650                 return 0;
 651         case MEMBARRIER_CMD_GLOBAL_EXPEDITED:
 652                 return membarrier_global_expedited();
 653         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_GLOBAL_EXPEDITED:
 654                 return membarrier_register_global_expedited();
 655         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED:
 656                 return membarrier_private_expedited(0, cpu_id);
 657         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED:
 658                 return membarrier_register_private_expedited(0);
 659         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE:
 660                 return membarrier_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE, cpu_id);
 661         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE:
 662                 return membarrier_register_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE);
 663         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 664                 return membarrier_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_RSEQ, cpu_id);
 665         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 666                 return membarrier_register_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_RSEQ);
 667         case MEMBARRIER_CMD_GET_REGISTRATIONS:
 668                 return membarrier_get_registrations();
 669         default:
 670                 return -EINVAL;
 671         }
 672 }