arm64: locks: introduce ticket-based spinlock implementation
authorWill Deacon <will.deacon@arm.com>
Wed, 9 Oct 2013 14:54:26 +0000 (15:54 +0100)
committerMark Brown <broonie@linaro.org>
Thu, 15 May 2014 19:00:53 +0000 (20:00 +0100)
This patch introduces a ticket lock implementation for arm64, along the
same lines as the implementation for arch/arm/.

Reviewed-by: Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
Signed-off-by: Will Deacon <will.deacon@arm.com>
Signed-off-by: Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
(cherry picked from commit 52ea2a560a9dba57fe5fd6b4726b1089751accf2)
Signed-off-by: Mark Brown <broonie@linaro.org>
arch/arm64/include/asm/spinlock.h
arch/arm64/include/asm/spinlock_types.h

index 0defa0728a9b85f6c82d104f8c3bdb6ea3bf716f..525dd535443e8ec99dcb14bdf5972401fa32514e 100644 (file)
 /*
  * Spinlock implementation.
  *
- * The old value is read exclusively and the new one, if unlocked, is written
- * exclusively. In case of failure, the loop is restarted.
- *
  * The memory barriers are implicit with the load-acquire and store-release
  * instructions.
- *
- * Unlocked value: 0
- * Locked value: 1
  */
 
-#define arch_spin_is_locked(x)         ((x)->lock != 0)
 #define arch_spin_unlock_wait(lock) \
        do { while (arch_spin_is_locked(lock)) cpu_relax(); } while (0)
 
 static inline void arch_spin_lock(arch_spinlock_t *lock)
 {
        unsigned int tmp;
+       arch_spinlock_t lockval, newval;
 
        asm volatile(
-       "       sevl\n"
-       "1:     wfe\n"
-       "2:     ldaxr   %w0, %1\n"
-       "       cbnz    %w0, 1b\n"
-       "       stxr    %w0, %w2, %1\n"
-       "       cbnz    %w0, 2b\n"
-       : "=&r" (tmp), "+Q" (lock->lock)
-       : "r" (1)
-       : "cc", "memory");
+       /* Atomically increment the next ticket. */
+"      prfm    pstl1strm, %3\n"
+"1:    ldaxr   %w0, %3\n"
+"      add     %w1, %w0, %w5\n"
+"      stxr    %w2, %w1, %3\n"
+"      cbnz    %w2, 1b\n"
+       /* Did we get the lock? */
+"      eor     %w1, %w0, %w0, ror #16\n"
+"      cbz     %w1, 3f\n"
+       /*
+        * No: spin on the owner. Send a local event to avoid missing an
+        * unlock before the exclusive load.
+        */
+"      sevl\n"
+"2:    wfe\n"
+"      ldaxrh  %w2, %4\n"
+"      eor     %w1, %w2, %w0, lsr #16\n"
+"      cbnz    %w1, 2b\n"
+       /* We got the lock. Critical section starts here. */
+"3:"
+       : "=&r" (lockval), "=&r" (newval), "=&r" (tmp), "+Q" (*lock)
+       : "Q" (lock->owner), "I" (1 << TICKET_SHIFT)
+       : "memory");
 }
 
 static inline int arch_spin_trylock(arch_spinlock_t *lock)
 {
        unsigned int tmp;
+       arch_spinlock_t lockval;
 
        asm volatile(
-       "2:     ldaxr   %w0, %1\n"
-       "       cbnz    %w0, 1f\n"
-       "       stxr    %w0, %w2, %1\n"
-       "       cbnz    %w0, 2b\n"
-       "1:\n"
-       : "=&r" (tmp), "+Q" (lock->lock)
-       : "r" (1)
-       : "cc", "memory");
+"      prfm    pstl1strm, %2\n"
+"1:    ldaxr   %w0, %2\n"
+"      eor     %w1, %w0, %w0, ror #16\n"
+"      cbnz    %w1, 2f\n"
+"      add     %w0, %w0, %3\n"
+"      stxr    %w1, %w0, %2\n"
+"      cbnz    %w1, 1b\n"
+"2:"
+       : "=&r" (lockval), "=&r" (tmp), "+Q" (*lock)
+       : "I" (1 << TICKET_SHIFT)
+       : "memory");
 
        return !tmp;
 }
@@ -74,9 +86,24 @@ static inline int arch_spin_trylock(arch_spinlock_t *lock)
 static inline void arch_spin_unlock(arch_spinlock_t *lock)
 {
        asm volatile(
-       "       stlr    %w1, %0\n"
-       : "=Q" (lock->lock) : "r" (0) : "memory");
+"      stlrh   %w1, %0\n"
+       : "=Q" (lock->owner)
+       : "r" (lock->owner + 1)
+       : "memory");
+}
+
+static inline int arch_spin_is_locked(arch_spinlock_t *lock)
+{
+       arch_spinlock_t lockval = ACCESS_ONCE(*lock);
+       return lockval.owner != lockval.next;
+}
+
+static inline int arch_spin_is_contended(arch_spinlock_t *lock)
+{
+       arch_spinlock_t lockval = ACCESS_ONCE(*lock);
+       return (lockval.next - lockval.owner) > 1;
 }
+#define arch_spin_is_contended arch_spin_is_contended
 
 /*
  * Write lock implementation.
index 9a494346efede851956b6e24b7c20c6f09415733..87692750ed94f2fd8f18f49388348a0aeedb64ba 100644 (file)
 # error "please don't include this file directly"
 #endif
 
-/* We only require natural alignment for exclusive accesses. */
-#define __lock_aligned
+#define TICKET_SHIFT   16
 
 typedef struct {
-       volatile unsigned int lock;
-} arch_spinlock_t;
+       u16 owner;
+       u16 next;
+} __aligned(4) arch_spinlock_t;
 
-#define __ARCH_SPIN_LOCK_UNLOCKED      { 0 }
+#define __ARCH_SPIN_LOCK_UNLOCKED      { 0 , 0 }
 
 typedef struct {
        volatile unsigned int lock;