MPSAFE: MPSAFE kern/kern_umtx.c
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_umtx.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 2003,2004,2010 The DragonFly Project.  All rights reserved.
5  * 
6  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
7  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com> and David Xu <davidxu@freebsd.org>
8  * 
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
17  *    the documentation and/or other materials provided with the
18  *    distribution.
19  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
20  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
21  *    from this software without specific, prior written permission.
22  * 
23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
24  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
25  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
26  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
27  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
28  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
29  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
30  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
31  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
32  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
33  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  * 
36  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_umtx.c,v 1.9 2008/05/09 07:24:45 dillon Exp $
37  */
38
39 /*
40  * This module implements userland mutex helper functions.  umtx_sleep()
41  * handling blocking and umtx_wakeup() handles wakeups.  The sleep/wakeup
42  * functions operate on user addresses.
43  */
44
45 #include <sys/param.h>
46 #include <sys/systm.h>
47 #include <sys/kernel.h>
48 #include <sys/sysproto.h>
49 #include <sys/sysunion.h>
50 #include <sys/sysent.h>
51 #include <sys/syscall.h>
52 #include <sys/module.h>
53
54 #include <cpu/lwbuf.h>
55
56 #include <vm/vm.h>
57 #include <vm/vm_param.h>
58 #include <sys/lock.h>
59 #include <vm/pmap.h>
60 #include <vm/vm_map.h>
61 #include <vm/vm_object.h>
62 #include <vm/vm_page.h>
63 #include <vm/vm_pager.h>
64 #include <vm/vm_pageout.h>
65 #include <vm/vm_extern.h>
66 #include <vm/vm_page.h>
67 #include <vm/vm_kern.h>
68
69 #include <vm/vm_page2.h>
70
71 static void umtx_sleep_page_action_cow(vm_page_t m, vm_page_action_t action);
72
73 /*
74  * If the contents of the userland-supplied pointer matches the specified
75  * value enter an interruptable sleep for up to <timeout> microseconds.
76  * If the contents does not match then return immediately.
77  *
78  * Returns 0 if we slept and were woken up, -1 and EWOULDBLOCK if we slept
79  * and timed out, and EBUSY if the contents of the pointer already does
80  * not match the specified value.  A timeout of 0 indicates an unlimited sleep.
81  * EINTR is returned if the call was interrupted by a signal (even if
82  * the signal specifies that the system call should restart).
83  *
84  * This function interlocks against call to umtx_wakeup.  It does NOT interlock
85  * against changes in *ptr.  However, it does not have to.  The standard use
86  * of *ptr is to differentiate between an uncontested and a contested mutex
87  * and call umtx_wakeup when releasing a contested mutex.  Therefore we can
88  * safely race against changes in *ptr as long as we are properly interlocked
89  * against the umtx_wakeup() call.
90  *
91  * The VM page associated with the mutex is held in an attempt to keep
92  * the mutex's physical address consistent, allowing umtx_sleep() and
93  * umtx_wakeup() to use the physical address as their rendezvous.  BUT
94  * situations can arise where the physical address may change, particularly
95  * if a threaded program fork()'s and the mutex's memory becomes
96  * copy-on-write.  We register an event on the VM page to catch COWs.
97  *
98  * umtx_sleep { const int *ptr, int value, int timeout }
99  */
100 int
101 sys_umtx_sleep(struct umtx_sleep_args *uap)
102 {
103     int error = EBUSY;
104     struct lwbuf *lwb;
105     struct vm_page_action action;
106     vm_page_t m;
107     void *waddr;
108     int offset;
109     int timeout;
110
111     if (uap->timeout < 0)
112         return (EINVAL);
113     if ((vm_offset_t)uap->ptr & (sizeof(int) - 1))
114         return (EFAULT);
115
116     /*
117      * When faulting in the page, force any COW pages to be resolved.
118      * Otherwise the physical page we sleep on my not match the page
119      * being woken up.
120      */
121     lwkt_gettoken(&vm_token);
122     m = vm_fault_page_quick((vm_offset_t)uap->ptr, VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE, &error);
123     if (m == NULL) {
124         error = EFAULT;
125         goto done;
126     }
127     lwb = lwbuf_alloc(m);
128     offset = (vm_offset_t)uap->ptr & PAGE_MASK;
129
130     /*
131      * The critical section is required to interlock the tsleep against
132      * a wakeup from another cpu.  The lfence forces synchronization.
133      */
134     if (*(int *)(lwbuf_kva(lwb) + offset) == uap->value) {
135         if ((timeout = uap->timeout) != 0) {
136             timeout = (timeout / 1000000) * hz +
137                       ((timeout % 1000000) * hz + 999999) / 1000000;
138         }
139         waddr = (void *)((intptr_t)VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offset);
140         crit_enter();
141         tsleep_interlock(waddr, PCATCH | PDOMAIN_UMTX);
142         if (*(int *)(lwbuf_kva(lwb) + offset) == uap->value) {
143             vm_page_init_action(&action, umtx_sleep_page_action_cow, waddr);
144             vm_page_register_action(m, &action, VMEVENT_COW);
145             error = tsleep(waddr, PCATCH | PINTERLOCKED | PDOMAIN_UMTX,
146                            "umtxsl", timeout);
147             vm_page_unregister_action(m, &action);
148         } else {
149             error = EBUSY;
150         }
151         crit_exit();
152         /* Always break out in case of signal, even if restartable */
153         if (error == ERESTART)
154                 error = EINTR;
155     } else {
156         error = EBUSY;
157     }
158
159     lwbuf_free(lwb);
160     /*vm_page_dirty(m); we don't actually dirty the page */
161     vm_page_unhold(m);
162 done:
163     lwkt_reltoken(&vm_token);
164     return(error);
165 }
166
167 /*
168  * If this page is being copied it may no longer represent the page
169  * underlying our virtual address.  Wake up any umtx_sleep()'s
170  * that were waiting on its physical address to force them to retry.
171  */
172 static void
173 umtx_sleep_page_action_cow(vm_page_t m, vm_page_action_t action)
174 {
175     wakeup_domain(action->data, PDOMAIN_UMTX);
176 }
177
178 /*
179  * umtx_wakeup { const int *ptr, int count }
180  *
181  * Wakeup the specified number of processes held in umtx_sleep() on the
182  * specified user address.  A count of 0 wakes up all waiting processes.
183  *
184  * XXX assumes that the physical address space does not exceed the virtual
185  * address space.
186  */
187 int
188 sys_umtx_wakeup(struct umtx_wakeup_args *uap)
189 {
190     vm_page_t m;
191     int offset;
192     int error;
193     void *waddr;
194
195     cpu_mfence();
196     if ((vm_offset_t)uap->ptr & (sizeof(int) - 1))
197         return (EFAULT);
198     lwkt_gettoken(&vm_token);
199     m = vm_fault_page_quick((vm_offset_t)uap->ptr, VM_PROT_READ, &error);
200     if (m == NULL) {
201         error = EFAULT;
202         goto done;
203     }
204     offset = (vm_offset_t)uap->ptr & PAGE_MASK;
205     waddr = (void *)((intptr_t)VM_PAGE_TO_PHYS(m) + offset);
206
207     if (uap->count == 1) {
208         wakeup_domain_one(waddr, PDOMAIN_UMTX);
209     } else {
210         /* XXX wakes them all up for now */
211         wakeup_domain(waddr, PDOMAIN_UMTX);
212     }
213     vm_page_unhold(m);
214     error = 0;
215 done:
216     lwkt_reltoken(&vm_token);
217     return(error);
218 }
219