[PATCH] fix pf request handling
[linux-2.6] / drivers / block / paride / Transition-notes
1 Lemma 1:
2         If ps_tq is scheduled, ps_tq_active is 1.  ps_tq_int() can be called
3         only when ps_tq_active is 1.
4 Proof:  All assignments to ps_tq_active and all scheduling of ps_tq happen
5         under ps_spinlock.  There are three places where that can happen:
6         one in ps_set_intr() (A) and two in ps_tq_int() (B and C).
7         Consider the sequnce of these events.  A can not be preceded by
8         anything except B, since it is under if (!ps_tq_active) under
9         ps_spinlock.  C is always preceded by B, since we can't reach it
10         other than through B and we don't drop ps_spinlock between them.
11         IOW, the sequence is A?(BA|BC|B)*.  OTOH, number of B can not exceed
12         the sum of numbers of A and C, since each call of ps_tq_int() is
13         the result of ps_tq execution.  Therefore, the sequence starts with
14         A and each B is preceded by either A or C.  Moments when we enter
15         ps_tq_int() are sandwiched between {A,C} and B in that sequence,
16         since at any time number of B can not exceed the number of these
17         moments which, in turn, can not exceed the number of A and C.
18         In other words, the sequence of events is (A or C set ps_tq_active to
19         1 and schedule ps_tq, ps_tq is executed, ps_tq_int() is entered,
20         B resets ps_tq_active)*.
21
22
23 consider the following area:
24         * in do_pd_request1(): to calls of pi_do_claimed() and return in
25           case when pd_req is NULL.
26         * in next_request(): to call of do_pd_request1()
27         * in do_pd_read(): to call of ps_set_intr()
28         * in do_pd_read_start(): to calls of pi_do_claimed(), next_request()
29 and ps_set_intr()
30         * in do_pd_read_drq(): to calls of pi_do_claimed() and next_request()
31         * in do_pd_write(): to call of ps_set_intr()
32         * in do_pd_write_start(): to calls of pi_do_claimed(), next_request()
33 and ps_set_intr()
34         * in do_pd_write_done(): to calls of pi_do_claimed() and next_request()
35         * in ps_set_intr(): to check for ps_tq_active and to scheduling
36           ps_tq if ps_tq_active was 0.
37         * in ps_tq_int(): from the moment when we get ps_spinlock() to the
38           return, call of con() or scheduling ps_tq.
39         * in pi_schedule_claimed() when called from pi_do_claimed() called from
40           pd.c, everything until returning 1 or setting or setting ->claim_cont
41           on the path that returns 0
42         * in pi_do_claimed() when called from pd.c, everything until the call
43           of pi_do_claimed() plus the everything until the call of cont() if
44           pi_do_claimed() has returned 1.
45         * in pi_wake_up() called for PIA that belongs to pd.c, everything from
46           the moment when pi_spinlock has been acquired.
47
48 Lemma 2:
49         1) at any time at most one thread of execution can be in that area or
50         be preempted there.
51         2) When there is such a thread, pd_busy is set or pd_lock is held by
52         that thread.
53         3) When there is such a thread, ps_tq_active is 0 or ps_spinlock is
54         held by that thread.
55         4) When there is such a thread, all PIA belonging to pd.c have NULL
56         ->claim_cont or pi_spinlock is held by thread in question.
57
58 Proof:  consider the first moment when the above is not true.
59
60 (1) can become not true if some thread enters that area while another is there.
61         a) do_pd_request1() can be called from next_request() or do_pd_request()
62            In the first case the thread was already in the area.  In the second,
63            the thread was holding pd_lock and found pd_busy not set, which would
64            mean that (2) was already not true.
65         b) ps_set_intr() and pi_schedule_claimed() can be called only from the
66            area.
67         c) pi_do_claimed() is called by pd.c only from the area.
68         d) ps_tq_int() can enter the area only when the thread is holding
69            ps_spinlock and ps_tq_active is 1 (due to Lemma 1).  It means that
70            (3) was already not true.
71         e) do_pd_{read,write}* could be called only from the area.  The only
72            case that needs consideration is call from pi_wake_up() and there
73            we would have to be called for the PIA that got ->claimed_cont
74            from pd.c.  That could happen only if pi_do_claimed() had been
75            called from pd.c for that PIA, which happens only for PIA belonging
76            to pd.c.
77         f) pi_wake_up() can enter the area only when the thread is holding
78            pi_spinlock and ->claimed_cont is non-NULL for PIA belonging to
79            pd.c.  It means that (4) was already not true.
80
81 (2) can become not true only when pd_lock is released by the thread in question.
82         Indeed, pd_busy is reset only in the area and thread that resets
83         it is holding pd_lock.  The only place within the area where we
84         release pd_lock is in pd_next_buf() (called from within the area).
85         But that code does not reset pd_busy, so pd_busy would have to be
86         0 when pd_next_buf() had acquired pd_lock.  If it become 0 while
87         we were acquiring the lock, (1) would be already false, since
88         the thread that had reset it would be in the area simulateously.
89         If it was 0 before we tried to acquire pd_lock, (2) would be
90         already false.
91
92 For similar reasons, (3) can become not true only when ps_spinlock is released
93 by the thread in question.  However, all such places within the area are right
94 after resetting ps_tq_active to 0.
95
96 (4) is done the same way - all places where we release pi_spinlock within
97 the area are either after resetting ->claimed_cont to NULL while holding
98 pi_spinlock, or after not tocuhing ->claimed_cont since acquiring pi_spinlock
99 also in the area.  The only place where ->claimed_cont is made non-NULL is
100 in the area, under pi_spinlock and we do not release it until after leaving
101 the area.
102
103 QED.
104
105
106 Corollary 1: ps_tq_active can be killed.  Indeed, the only place where we
107 check its value is in ps_set_intr() and if it had been non-zero at that
108 point, we would have violated either (2.1) (if it was set while ps_set_intr()
109 was acquiring ps_spinlock) or (2.3) (if it was set when we started to
110 acquire ps_spinlock).
111
112 Corollary 2: ps_spinlock can be killed.  Indeed, Lemma 1 and Lemma 2 show
113 that the only possible contention is between scheduling ps_tq followed by
114 immediate release of spinlock and beginning of execution of ps_tq on
115 another CPU.
116
117 Corollary 3: assignment to pd_busy in do_pd_read_start() and do_pd_write_start()
118 can be killed.  Indeed, we are not holding pd_lock and thus pd_busy is already
119 1 here.
120
121 Corollary 4: in ps_tq_int() uses of con can be replaced with uses of
122 ps_continuation, since the latter is changed only from the area.
123 We don't need to reset it to NULL, since we are guaranteed that there
124 will be a call of ps_set_intr() before we look at ps_continuation again.
125 We can remove the check for ps_continuation being NULL for the same
126 reason - the value is guaranteed to be set by the last ps_set_intr() and
127 we never pass it NULL.  Assignements in the beginning of ps_set_intr()
128 can be taken to callers as long as they remain within the area.