lib/libc/sys/umtx.2

   1 .\" Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   2 .\"
   3 .\" This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   4 .\" by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
   5 .\"
   6 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
   8 .\" are met:
   9 .\"
  10 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12 .\" 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  14 .\"    the documentation and/or other materials provided with the
  15 .\"    distribution.
  16 .\" 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  17 .\"    contributors may be used to endorse or promote products derived
  18 .\"    from this software without specific, prior written permission.
  19 .\"
  20 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  21 .\" ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  22 .\" LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  23 .\" FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  24 .\" COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  25 .\" INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  26 .\" BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  27 .\" LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  28 .\" AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  29 .\" OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  30 .\" OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31 .\" SUCH DAMAGE.
  32 .\"
  33 .\" $DragonFly: src/lib/libc/sys/umtx.2,v 1.3 2005/02/23 21:54:01 swildner Exp $
  34 .\"
  35 .Dd February 21, 2005
  36 .Dt UMTX 2
  37 .Os
  38 .Sh NAME
  39 .Nm umtx_sleep ,
  40 .Nm umtx_wakeup
  41 .Nd kernel support for userland mutexes
  42 .Sh LIBRARY
  43 .Lb libc
  44 .Sh SYNOPSIS
  45 .Ft int
  46 .Fn umtx_sleep "const int *ptr" "int value" "int timeout"
  47 .Ft int
  48 .Fn umtx_wakeup "const int *ptr" "int count"
  49 .Sh DESCRIPTION
  50 The
  51 .Fn umtx_sleep
  52 system call will put the calling process to sleep for
  53 .Fa timeout
  54 microseconds if the contents of the specified point matches
  55 the specified value.
  56 Specifying a timeout of 0 indicates an indefinite timeout.
  57 The comparison is not atomic with the sleep but is properly
  58 interlocked against another process calling
  59 .Fn umtx_wakeup .
  60 In particular, while it is possible for two userland threads to race, one
  61 going to sleep simultaniously with another releasing the mutex, this condition
  62 is caught when the second userland thread calls
  63 .Fn umtx_wakeup
  64 after releasing the contended mutex.
  65 The
  66 .Fa timeout
  67 is limited to the range 0-1000000 microseconds.
  68 .Pp
  69 The
  70 .Fn umtx_wakeup
  71 system call will wakeup the specified number of processes sleeping
  72 in
  73 .Fn umtx_sleep
  74 on the specified user address.  A count of 0 will wake up all sleeping
  75 processes.  This function may wake up more processes then the specified
  76 count but will never wake up fewer processes (unless there are simply not
  77 that many currently sleeping on the address).  The current DragonFly
  78 implementation optimized the count = 1 case but otherwise just wakes up
  79 all processes sleeping on the address.
  80 .Pp
  81 Kernel support for userland mutexes is based on the physical memory backing
  82 the user address.  Two userland programs may use this facility through
  83 .Fn mmap ,
  84 .Fn sysv ,
  85 and
  86 .Fn rfork
  87 based shared memory.  It is important to note that the kernel does not
  88 take responsibility for adjusting the contents of the mutex or for the
  89 userland implementation of the mutex.
  90 .Sh RETURN VALUES
  91 .Fn umtx_sleep
  92 will return 0 if it successfully slept and was then woken up.  Otherwise
  93 it will return -1 and set
  94 .Li errno
  95 as shown below.
  96 .Pp
  97 .Fn umtx_wakeup
  98 will generally return 0 unless the address is bad.
  99 .Sh ERRORS
 100 .Bl -tag -width Er
 101 .It Bq Er EBUSY
 102 The contents of
 103 .Fa *ptr
 104 did not match
 105 .Fa value
 106 .It Bq Er ETIMEDOUT
 107 The specified timeout occured.
 108 .It Bq Er EINTR
 109 The
 110 .Fn umtx_sleep
 111 call was interrupted by a signal.
 112 .It Bq Er EINVAL
 113 An invalid parameter (typically an invalid timeout) was specified.
 114 .El
 115 .Sh EXAMPLE
 116 .Bd -literal -compact
 117
 118 void
 119 userland_get_mutex(struct umtx *mtx)
 120 {
 121     int v;
 122
 123     for (;;) {
 124         v = mtx->lock;
 125         if ((v & MTX_LOCKED) == 0) {
 126             /*
 127              * not locked, attempt to lock.
 128              */
 129             if (cmp_and_exg(&mtx->lock, v, v | MTX_LOCKED) == 0)
 130                 return;
 131         } else {
 132             /*
 133              * Locked, bump the contested count and obtain the contested
 134              * mutex.
 135              */
 136             if (cmp_and_exg(&mtx->lock, v, v + 1) == 0) {
 137                 userland_get_mutex_contested(mtx);
 138                 return;
 139             }
 140         }
 141     }
 142 }
 143
 144 static void
 145 userland_get_mutex_contested(struct umtx *mtx)
 146 {
 147     int v;
 148
 149     for (;;) {
 150         v = mtx->lock;
 151         assert(v & ~MTX_LOCKED);        /* our contesting count still there */
 152         if ((v & MTX_LOCKED) == 0) {
 153             /*
 154              * not locked, attempt to remove our contested count and
 155              * lock at the same time.
 156              */
 157             if (cmp_and_exg(&mtx->lock, v, (v - 1) | MTX_LOCKED) == 0)
 158                 return;
 159         } else {
 160             /*
 161              * Still locked, sleep and try again.
 162              */
 163             umtx_sleep(&mtx->lock, v, 0);
 164             /*
 165              * XXX note: if we are woken up here but do not proceed to
 166              * attempt to obtain the mutex, we should chain the
 167              * umtx_wakeup() along.
 168              */
 169         }
 170     }
 171 }
 172
 173 void
 174 userland_rel_mutex(struct umtx *mtx)
 175 {
 176     int v;
 177
 178     for (;;) {
 179         v = mtx->lock;
 180         assert(v & MTX_LOCKED); /* we still have it locked */
 181         if (v == MTX_LOCKED) {
 182             /*
 183              * We hold an uncontested lock, try to set to an unlocked
 184              * state.
 185              */
 186             if (cmp_and_exg(&mtx->lock, MTX_LOCKED, 0) == 0)
 187                 return;
 188         } else {
 189             /*
 190              * We hold a contested lock, unlock and wakeup exactly
 191              * one sleeper.  It is possible for this to race a new
 192              * thread obtaining a lock, in which case any contested
 193              * sleeper we wake up will simply go back to sleep.
 194              */
 195             if (cmp_and_exg(&mtx->lock, v, v & ~MTX_LOCKED) == 0) {
 196                 umtx_wakeup(&mtx->lock, 1);
 197                 return;
 198             }
 199         }
 200     }
 201 }
 202 .Ed
 203
 204 .Sh SEE ALSO
 205 .Xr tls 2
 206
 207 .Sh HISTORY
 208 The
 209 .Fn umtx_sleep ,
 210 and
 211 .Fn umtx_wakeup
 212 function calls first appeared in DragonFly 1.1 .