sys/sys/smr.h

   1 /*-
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   3  *
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  26  *
  27  * $FreeBSD$
  28  *
  29  */
  30
  31 #ifndef _SYS_SMR_H_
  32 #define _SYS_SMR_H_
  33
  34 #include <sys/_smr.h>
  35
  36 /*
  37  * Safe memory reclamation.  See subr_smr.c for a description of the
  38  * algorithm.
  39  *
  40  * Readers synchronize with smr_enter()/exit() and writers may either
  41  * free directly to a SMR UMA zone or use smr_synchronize or wait.
  42  */
  43
  44 /*
  45  * Modular arithmetic for comparing sequence numbers that have
  46  * potentially wrapped.  Copied from tcp_seq.h.
  47  */
  48 #define SMR_SEQ_LT(a, b)        ((int32_t)((a)-(b)) < 0)
  49 #define SMR_SEQ_LEQ(a, b)       ((int32_t)((a)-(b)) <= 0)
  50 #define SMR_SEQ_GT(a, b)        ((int32_t)((a)-(b)) > 0)
  51 #define SMR_SEQ_GEQ(a, b)       ((int32_t)((a)-(b)) >= 0)
  52
  53 #define SMR_SEQ_INVALID         0
  54
  55 /* Shared SMR state. */
  56 struct smr_shared {
  57         const char      *s_name;        /* Name for debugging/reporting. */
  58         smr_seq_t       s_wr_seq;       /* Current write sequence #. */
  59         smr_seq_t       s_rd_seq;       /* Minimum observed read sequence. */
  60 };
  61 typedef struct smr_shared *smr_shared_t;
  62
  63 /* Per-cpu SMR state. */
  64 struct smr {
  65         smr_seq_t       c_seq;          /* Current observed sequence. */
  66         smr_shared_t    c_shared;       /* Shared SMR state. */
  67         int             c_deferred;     /* Deferred advance counter. */
  68 };
  69
  70 /*
  71  * Return the current write sequence number.
  72  */
  73 static inline smr_seq_t
  74 smr_shared_current(smr_shared_t s)
  75 {
  76
  77         return (atomic_load_int(&s->s_wr_seq));
  78 }
  79
  80 static inline smr_seq_t
  81 smr_current(smr_t smr)
  82 {
  83
  84         return (smr_shared_current(zpcpu_get(smr)->c_shared));
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Enter a read section.
  89  */
  90 static inline void
  91 smr_enter(smr_t smr)
  92 {
  93
  94         critical_enter();
  95         smr = zpcpu_get(smr);
  96         KASSERT(smr->c_seq == 0,
  97             ("smr_enter(%s) does not support recursion.",
  98             smr->c_shared->s_name));
  99
 100         /*
 101          * Store the current observed write sequence number in our
 102          * per-cpu state so that it can be queried via smr_poll().
 103          * Frees that are newer than this stored value will be
 104          * deferred until we call smr_exit().
 105          *
 106          * An acquire barrier is used to synchronize with smr_exit()
 107          * and smr_poll().
 108          *
 109          * It is possible that a long delay between loading the wr_seq
 110          * and storing the c_seq could create a situation where the
 111          * rd_seq advances beyond our stored c_seq.  In this situation
 112          * only the observed wr_seq is stale, the fence still orders
 113          * the load.  See smr_poll() for details on how this condition
 114          * is detected and handled there.
 115          */
 116         /* This is an add because we do not have atomic_store_acq_int */
 117         atomic_add_acq_int(&smr->c_seq, smr_shared_current(smr->c_shared));
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Exit a read section.
 122  */
 123 static inline void
 124 smr_exit(smr_t smr)
 125 {
 126
 127         smr = zpcpu_get(smr);
 128         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 129         KASSERT(smr->c_seq != SMR_SEQ_INVALID,
 130             ("smr_exit(%s) not in a smr section.", smr->c_shared->s_name));
 131
 132         /*
 133          * Clear the recorded sequence number.  This allows poll() to
 134          * detect CPUs not in read sections.
 135          *
 136          * Use release semantics to retire any stores before the sequence
 137          * number is cleared.
 138          */
 139         atomic_store_rel_int(&smr->c_seq, SMR_SEQ_INVALID);
 140         critical_exit();
 141 }
 142
 143 /*
 144  * Advances the write sequence number.  Returns the sequence number
 145  * required to ensure that all modifications are visible to readers.
 146  */
 147 smr_seq_t smr_advance(smr_t smr);
 148
 149 /*
 150  * Advances the write sequence number only after N calls.  Returns
 151  * the correct goal for a wr_seq that has not yet occurred.  Used to
 152  * minimize shared cacheline invalidations for frequent writers.
 153  */
 154 smr_seq_t smr_advance_deferred(smr_t smr, int limit);
 155
 156 /*
 157  * Returns true if a goal sequence has been reached.  If
 158  * wait is true this will busy loop until success.
 159  */
 160 bool smr_poll(smr_t smr, smr_seq_t goal, bool wait);
 161
 162 /* Create a new SMR context. */
 163 smr_t smr_create(const char *name);
 164 void smr_destroy(smr_t smr);
 165
 166 /*
 167  * Blocking wait for all readers to observe 'goal'.
 168  */
 169 static inline bool
 170 smr_wait(smr_t smr, smr_seq_t goal)
 171 {
 172
 173         return (smr_poll(smr, goal, true));
 174 }
 175
 176 /*
 177  * Synchronize advances the write sequence and returns when all
 178  * readers have observed it.
 179  *
 180  * If your application can cache a sequence number returned from
 181  * smr_advance() and poll or wait at a later time there will
 182  * be less chance of busy looping while waiting for readers.
 183  */
 184 static inline void
 185 smr_synchronize(smr_t smr)
 186 {
 187
 188         smr_wait(smr, smr_advance(smr));
 189 }
 190
 191 /* Only at startup. */
 192 void smr_init(void);
 193
 194 #endif  /* _SYS_SMR_H_ */