folly/experimental/AsymmetricMemoryBarrier.cpp

   1 /*
   2  * Copyright 2017 Facebook, Inc.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 #include "AsymmetricMemoryBarrier.h"
  18
  19 #include <folly/Exception.h>
  20 #include <folly/Indestructible.h>
  21 #include <folly/portability/SysMembarrier.h>
  22 #include <folly/portability/SysMman.h>
  23 #include <mutex>
  24
  25 namespace folly {
  26
  27 namespace {
  28
  29 struct DummyPageCreator {
  30   DummyPageCreator() {
  31     get();
  32   }
  33
  34   static void* get() {
  35     static auto ptr =
  36         kIsLinux && !detail::sysMembarrierAvailable() ? create() : nullptr;
  37     return ptr;
  38   }
  39
  40  private:
  41   static void* create() {
  42     auto ptr = mmap(nullptr, 1, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
  43     checkUnixError(reinterpret_cast<ssize_t>(ptr), "mmap");
  44
  45     // Optimistically try to lock the page so it stays resident. Could make
  46     // the heavy barrier faster.
  47     auto r = mlock(ptr, 1);
  48     if (r != 0) {
  49       // Do nothing.
  50     }
  51
  52     return ptr;
  53   }
  54 };
  55
  56 // Make sure dummy page is always initialized before shutdown.
  57 DummyPageCreator dummyPageCreator;
  58
  59 void mprotectMembarrier() {
  60   auto dummyPage = dummyPageCreator.get();
  61
  62   // This function is required to be safe to call on shutdown,
  63   // so we must leak the mutex.
  64   static Indestructible<std::mutex> mprotectMutex;
  65   std::lock_guard<std::mutex> lg(*mprotectMutex);
  66
  67   int r = 0;
  68
  69   // We want to downgrade the page while it is resident. To do that, it must
  70   // first be upgraded and forced to be resident.
  71   r = mprotect(dummyPage, 1, PROT_READ | PROT_WRITE);
  72   checkUnixError(r, "mprotect");
  73
  74   // Force the page to be resident. If it is already resident, almost no-op.
  75   *static_cast<char*>(dummyPage) = 0;
  76
  77   // Downgrade the page. Forces a memory barrier in every core running any
  78   // of the process's threads. On a sane platform.
  79   r = mprotect(dummyPage, 1, PROT_READ);
  80   checkUnixError(r, "mprotect");
  81 }
  82 }
  83
  84 void asymmetricHeavyBarrier() {
  85   if (kIsLinux) {
  86     static const bool useSysMembarrier = detail::sysMembarrierAvailable();
  87     if (useSysMembarrier) {
  88       auto r = detail::sysMembarrier();
  89       checkUnixError(r, "membarrier");
  90     } else {
  91       mprotectMembarrier();
  92     }
  93   } else {
  94     std::atomic_thread_fence(std::memory_order_seq_cst);
  95   }
  96 }
  97 }