membarrier: Provide expedited private command
authorMathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@efficios.com>
Fri, 28 Jul 2017 20:40:40 +0000 (16:40 -0400)
committerPaul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Thu, 17 Aug 2017 14:28:05 +0000 (07:28 -0700)
commit22e4ebb975822833b083533035233d128b30e98f
tree973b3dda0e0b79af883482f66b49da2dd74225f1
parent955dbdf4ce87fd9be4bc8378e26b8c2eb8b3d184
membarrier: Provide expedited private command

Implement MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED with IPIs using cpumask built
from all runqueues for which current thread's mm is the same as the
thread calling sys_membarrier. It executes faster than the non-expedited
variant (no blocking). It also works on NOHZ_FULL configurations.

Scheduler-wise, it requires a memory barrier before and after context
switching between processes (which have different mm). The memory
barrier before context switch is already present. For the barrier after
context switch:

* Our TSO archs can do RELEASE without being a full barrier. Look at
  x86 spin_unlock() being a regular STORE for example.  But for those
  archs, all atomics imply smp_mb and all of them have atomic ops in
  switch_mm() for mm_cpumask(), and on x86 the CR3 load acts as a full
  barrier.

* From all weakly ordered machines, only ARM64 and PPC can do RELEASE,
  the rest does indeed do smp_mb(), so there the spin_unlock() is a full
  barrier and we're good.

* ARM64 has a very heavy barrier in switch_to(), which suffices.

* PPC just removed its barrier from switch_to(), but appears to be
  talking about adding something to switch_mm(). So add a
  smp_mb__after_unlock_lock() for now, until this is settled on the PPC
  side.

Changes since v3:
- Properly document the memory barriers provided by each architecture.

Changes since v2:
- Address comments from Peter Zijlstra,
- Add smp_mb__after_unlock_lock() after finish_lock_switch() in
  finish_task_switch() to add the memory barrier we need after storing
  to rq->curr. This is much simpler than the previous approach relying
  on atomic_dec_and_test() in mmdrop(), which actually added a memory
  barrier in the common case of switching between userspace processes.
- Return -EINVAL when MEMBARRIER_CMD_SHARED is used on a nohz_full
  kernel, rather than having the whole membarrier system call returning
  -ENOSYS. Indeed, CMD_PRIVATE_EXPEDITED is compatible with nohz_full.
  Adapt the CMD_QUERY mask accordingly.

Changes since v1:
- move membarrier code under kernel/sched/ because it uses the
  scheduler runqueue,
- only add the barrier when we switch from a kernel thread. The case
  where we switch from a user-space thread is already handled by
  the atomic_dec_and_test() in mmdrop().
- add a comment to mmdrop() documenting the requirement on the implicit
  memory barrier.

CC: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
CC: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
CC: Boqun Feng <boqun.feng@gmail.com>
CC: Andrew Hunter <ahh@google.com>
CC: Maged Michael <maged.michael@gmail.com>
CC: gromer@google.com
CC: Avi Kivity <avi@scylladb.com>
CC: Benjamin Herrenschmidt <benh@kernel.crashing.org>
CC: Paul Mackerras <paulus@samba.org>
CC: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>
Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@efficios.com>
Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Tested-by: Dave Watson <davejwatson@fb.com>
MAINTAINERS
arch/arm64/kernel/process.c
include/uapi/linux/membarrier.h
kernel/Makefile
kernel/membarrier.c [deleted file]
kernel/sched/Makefile
kernel/sched/core.c
kernel/sched/membarrier.c [new file with mode: 0644]