Generic semaphore implementation
[linux-2.6] / kernel / semaphore.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008 Intel Corporation
3  * Author: Matthew Wilcox <willy@linux.intel.com>
4  *
5  * Distributed under the terms of the GNU GPL, version 2
6  */
7
8 #include <linux/compiler.h>
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/module.h>
11 #include <linux/sched.h>
12 #include <linux/semaphore.h>
13 #include <linux/spinlock.h>
14
15 /*
16  * Some notes on the implementation:
17  *
18  * down_trylock() and up() can be called from interrupt context.
19  * So we have to disable interrupts when taking the lock.
20  *
21  * The ->count variable, if positive, defines how many more tasks can
22  * acquire the semaphore.  If negative, it represents how many tasks are
23  * waiting on the semaphore (*).  If zero, no tasks are waiting, and no more
24  * tasks can acquire the semaphore.
25  *
26  * (*) Except for the window between one task calling up() and the task
27  * sleeping in a __down_common() waking up.  In order to avoid a third task
28  * coming in and stealing the second task's wakeup, we leave the ->count
29  * negative.  If we have a more complex situation, the ->count may become
30  * zero or negative (eg a semaphore with count = 2, three tasks attempt to
31  * acquire it, one sleeps, two finish and call up(), the second task to call
32  * up() notices that the list is empty and just increments count).
33  */
34
35 static noinline void __down(struct semaphore *sem);
36 static noinline int __down_interruptible(struct semaphore *sem);
37 static noinline void __up(struct semaphore *sem);
38
39 void down(struct semaphore *sem)
40 {
41         unsigned long flags;
42
43         spin_lock_irqsave(&sem->lock, flags);
44         if (unlikely(sem->count-- <= 0))
45                 __down(sem);
46         spin_unlock_irqrestore(&sem->lock, flags);
47 }
48 EXPORT_SYMBOL(down);
49
50 int down_interruptible(struct semaphore *sem)
51 {
52         unsigned long flags;
53         int result = 0;
54
55         spin_lock_irqsave(&sem->lock, flags);
56         if (unlikely(sem->count-- <= 0))
57                 result = __down_interruptible(sem);
58         spin_unlock_irqrestore(&sem->lock, flags);
59
60         return result;
61 }
62 EXPORT_SYMBOL(down_interruptible);
63
64 /**
65  * down_trylock - try to acquire the semaphore, without waiting
66  * @sem: the semaphore to be acquired
67  *
68  * Try to acquire the semaphore atomically.  Returns 0 if the mutex has
69  * been acquired successfully and 1 if it is contended.
70  *
71  * NOTE: This return value is inverted from both spin_trylock and
72  * mutex_trylock!  Be careful about this when converting code.
73  *
74  * Unlike mutex_trylock, this function can be used from interrupt context,
75  * and the semaphore can be released by any task or interrupt.
76  */
77 int down_trylock(struct semaphore *sem)
78 {
79         unsigned long flags;
80         int count;
81
82         spin_lock_irqsave(&sem->lock, flags);
83         count = sem->count - 1;
84         if (likely(count >= 0))
85                 sem->count = count;
86         spin_unlock_irqrestore(&sem->lock, flags);
87
88         return (count < 0);
89 }
90 EXPORT_SYMBOL(down_trylock);
91
92 void up(struct semaphore *sem)
93 {
94         unsigned long flags;
95
96         spin_lock_irqsave(&sem->lock, flags);
97         if (likely(sem->count >= 0))
98                 sem->count++;
99         else
100                 __up(sem);
101         spin_unlock_irqrestore(&sem->lock, flags);
102 }
103 EXPORT_SYMBOL(up);
104
105 /* Functions for the contended case */
106
107 struct semaphore_waiter {
108         struct list_head list;
109         struct task_struct *task;
110         int up;
111 };
112
113 /*
114  * Wake up a process waiting on a semaphore.  We need to call this from both
115  * __up and __down_common as it's possible to race a task into the semaphore
116  * if it comes in at just the right time between two tasks calling up() and
117  * a third task waking up.  This function assumes the wait_list is already
118  * checked for being non-empty.
119  */
120 static noinline void __sched __up_down_common(struct semaphore *sem)
121 {
122         struct semaphore_waiter *waiter = list_first_entry(&sem->wait_list,
123                                                 struct semaphore_waiter, list);
124         list_del(&waiter->list);
125         waiter->up = 1;
126         wake_up_process(waiter->task);
127 }
128
129 /*
130  * Because this function is inlined, the 'state' parameter will be constant,
131  * and thus optimised away by the compiler.
132  */
133 static inline int __sched __down_common(struct semaphore *sem, long state)
134 {
135         int result = 0;
136         struct task_struct *task = current;
137         struct semaphore_waiter waiter;
138
139         list_add_tail(&waiter.list, &sem->wait_list);
140         waiter.task = task;
141         waiter.up = 0;
142
143         for (;;) {
144                 if (state == TASK_INTERRUPTIBLE && signal_pending(task))
145                         goto interrupted;
146                 __set_task_state(task, state);
147                 spin_unlock_irq(&sem->lock);
148                 schedule();
149                 spin_lock_irq(&sem->lock);
150                 if (waiter.up)
151                         goto woken;
152         }
153
154  interrupted:
155         list_del(&waiter.list);
156         result = -EINTR;
157  woken:
158         /*
159          * Account for the process which woke us up.  For the case where
160          * we're interrupted, we need to increment the count on our own
161          * behalf.  I don't believe we can hit the case where the
162          * sem->count hits zero, *and* there's a second task sleeping,
163          * but it doesn't hurt, that's not a commonly exercised path and
164          * it's not a performance path either.
165          */
166         if (unlikely((++sem->count >= 0) && !list_empty(&sem->wait_list)))
167                 __up_down_common(sem);
168         return result;
169 }
170
171 static noinline void __sched __down(struct semaphore *sem)
172 {
173         __down_common(sem, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
174 }
175
176 static noinline int __sched __down_interruptible(struct semaphore *sem)
177 {
178         return __down_common(sem, TASK_INTERRUPTIBLE);
179 }
180
181 static noinline void __sched __up(struct semaphore *sem)
182 {
183         if (unlikely(list_empty(&sem->wait_list)))
184                 sem->count++;
185         else
186                 __up_down_common(sem);
187 }