Cleanup: cast poll delay return value to void
[urcu.git] / urcu / static / wfcqueue.h
index a284b580af7d8777087ba17e6094c40e03abecc9..7c9d5483ddb2622aaf533455914bd7abf7645fe0 100644 (file)
@@ -46,15 +46,30 @@ extern "C" {
  * half-wait-free/half-blocking queue implementation done by Paul E.
  * McKenney.
  *
- * Mutual exclusion of __cds_wfcq_* API
- *
- * Unless otherwise stated, the caller must ensure mutual exclusion of
- * queue update operations "dequeue" and "splice" (for source queue).
- * Queue read operations "first" and "next", which are used by
- * "for_each" iterations, need to be protected against concurrent
- * "dequeue" and "splice" (for source queue) by the caller.
- * "enqueue", "splice" (for destination queue), and "empty" are the only
- * operations that can be used without any mutual exclusion.
+ * Mutual exclusion of cds_wfcq_* / __cds_wfcq_* API
+ *
+ * Synchronization table:
+ *
+ * External synchronization techniques described in the API below is
+ * required between pairs marked with "X". No external synchronization
+ * required between pairs marked with "-".
+ *
+ * Legend:
+ * [1] cds_wfcq_enqueue
+ * [2] __cds_wfcq_splice (destination queue)
+ * [3] __cds_wfcq_dequeue
+ * [4] __cds_wfcq_splice (source queue)
+ * [5] __cds_wfcq_first
+ * [6] __cds_wfcq_next
+ *
+ *     [1] [2] [3] [4] [5] [6]
+ * [1]  -   -   -   -   -   -
+ * [2]  -   -   -   -   -   -
+ * [3]  -   -   X   X   X   X
+ * [4]  -   -   X   -   X   X
+ * [5]  -   -   X   X   -   -
+ * [6]  -   -   X   X   -   -
+ *
  * Mutual exclusion can be ensured by holding cds_wfcq_dequeue_lock().
  *
  * For convenience, cds_wfcq_dequeue_blocking() and
@@ -91,14 +106,33 @@ static inline void _cds_wfcq_init(struct cds_wfcq_head *head,
        assert(!ret);
 }
 
+/*
+ * __cds_wfcq_init: initialize wait-free queue.
+ */
+static inline void ___cds_wfcq_init(struct __cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail)
+{
+       /* Set queue head and tail */
+       _cds_wfcq_node_init(&head->node);
+       tail->p = &head->node;
+}
+
 /*
  * cds_wfcq_empty: return whether wait-free queue is empty.
  *
  * No memory barrier is issued. No mutual exclusion is required.
+ *
+ * We perform the test on head->node.next to check if the queue is
+ * possibly empty, but we confirm this by checking if the tail pointer
+ * points to the head node because the tail pointer is the linearisation
+ * point of the enqueuers. Just checking the head next pointer could
+ * make a queue appear empty if an enqueuer is preempted for a long time
+ * between xchg() and setting the previous node's next pointer.
  */
-static inline bool _cds_wfcq_empty(struct cds_wfcq_head *head,
+static inline bool _cds_wfcq_empty(cds_wfcq_head_ptr_t u_head,
                struct cds_wfcq_tail *tail)
 {
+       struct __cds_wfcq_head *head = u_head._h;
        /*
         * Queue is empty if no node is pointed by head->node.next nor
         * tail->p. Even though the tail->p check is sufficient to find
@@ -128,11 +162,12 @@ static inline void _cds_wfcq_dequeue_unlock(struct cds_wfcq_head *head,
        assert(!ret);
 }
 
-static inline void ___cds_wfcq_append(struct cds_wfcq_head *head,
+static inline bool ___cds_wfcq_append(cds_wfcq_head_ptr_t u_head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *new_head,
                struct cds_wfcq_node *new_tail)
 {
+       struct __cds_wfcq_head *head = u_head._h;
        struct cds_wfcq_node *old_tail;
 
        /*
@@ -152,6 +187,11 @@ static inline void ___cds_wfcq_append(struct cds_wfcq_head *head,
         * perspective.
         */
        CMM_STORE_SHARED(old_tail->next, new_head);
+       /*
+        * Return false if queue was empty prior to adding the node,
+        * else return true.
+        */
+       return old_tail != &head->node;
 }
 
 /*
@@ -159,12 +199,34 @@ static inline void ___cds_wfcq_append(struct cds_wfcq_head *head,
  *
  * Issues a full memory barrier before enqueue. No mutual exclusion is
  * required.
+ *
+ * Returns false if the queue was empty prior to adding the node.
+ * Returns true otherwise.
  */
-static inline void _cds_wfcq_enqueue(struct cds_wfcq_head *head,
+static inline bool _cds_wfcq_enqueue(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *new_tail)
 {
-       ___cds_wfcq_append(head, tail, new_tail, new_tail);
+       return ___cds_wfcq_append(head, tail, new_tail, new_tail);
+}
+
+/*
+ * ___cds_wfcq_busy_wait: adaptative busy-wait.
+ *
+ * Returns 1 if nonblocking and needs to block, 0 otherwise.
+ */
+static inline bool
+___cds_wfcq_busy_wait(int *attempt, int blocking)
+{
+       if (!blocking)
+               return 1;
+       if (++(*attempt) >= WFCQ_ADAPT_ATTEMPTS) {
+               (void) poll(NULL, 0, WFCQ_WAIT);        /* Wait for 10ms */
+               *attempt = 0;
+       } else {
+               caa_cpu_relax();
+       }
+       return 0;
 }
 
 /*
@@ -180,24 +242,19 @@ ___cds_wfcq_node_sync_next(struct cds_wfcq_node *node, int blocking)
         * Adaptative busy-looping waiting for enqueuer to complete enqueue.
         */
        while ((next = CMM_LOAD_SHARED(node->next)) == NULL) {
-               if (!blocking)
+               if (___cds_wfcq_busy_wait(&attempt, blocking))
                        return CDS_WFCQ_WOULDBLOCK;
-               if (++attempt >= WFCQ_ADAPT_ATTEMPTS) {
-                       poll(NULL, 0, WFCQ_WAIT);       /* Wait for 10ms */
-                       attempt = 0;
-               } else {
-                       caa_cpu_relax();
-               }
        }
 
        return next;
 }
 
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_first(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_first(cds_wfcq_head_ptr_t u_head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                int blocking)
 {
+       struct __cds_wfcq_head *head = u_head._h;
        struct cds_wfcq_node *node;
 
        if (_cds_wfcq_empty(head, tail))
@@ -219,9 +276,11 @@ ___cds_wfcq_first(struct cds_wfcq_head *head,
  * Used by for-like iteration macros in urcu/wfqueue.h:
  * __cds_wfcq_for_each_blocking()
  * __cds_wfcq_for_each_blocking_safe()
+ *
+ * Returns NULL if queue is empty, first node otherwise.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_first_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_first_blocking(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail)
 {
        return ___cds_wfcq_first(head, tail, 1);
@@ -235,14 +294,14 @@ ___cds_wfcq_first_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
  * it needs to block.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_first_nonblocking(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_first_nonblocking(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail)
 {
        return ___cds_wfcq_first(head, tail, 0);
 }
 
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_next(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_next(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *node,
                int blocking)
@@ -278,9 +337,12 @@ ___cds_wfcq_next(struct cds_wfcq_head *head,
  * Used by for-like iteration macros in urcu/wfqueue.h:
  * __cds_wfcq_for_each_blocking()
  * __cds_wfcq_for_each_blocking_safe()
+ *
+ * Returns NULL if reached end of queue, non-NULL next queue node
+ * otherwise.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_next_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_next_blocking(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *node)
 {
@@ -294,7 +356,7 @@ ___cds_wfcq_next_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
  * it needs to block.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_next_nonblocking(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_next_nonblocking(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
                struct cds_wfcq_node *node)
 {
@@ -302,18 +364,25 @@ ___cds_wfcq_next_nonblocking(struct cds_wfcq_head *head,
 }
 
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_dequeue(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_dequeue_with_state(cds_wfcq_head_ptr_t u_head,
                struct cds_wfcq_tail *tail,
+               int *state,
                int blocking)
 {
+       struct __cds_wfcq_head *head = u_head._h;
        struct cds_wfcq_node *node, *next;
 
-       if (_cds_wfcq_empty(head, tail))
+       if (state)
+               *state = 0;
+
+       if (_cds_wfcq_empty(head, tail)) {
                return NULL;
+       }
 
        node = ___cds_wfcq_node_sync_next(&head->node, blocking);
-       if (!blocking && node == CDS_WFCQ_WOULDBLOCK)
+       if (!blocking && node == CDS_WFCQ_WOULDBLOCK) {
                return CDS_WFCQ_WOULDBLOCK;
+       }
 
        if ((next = CMM_LOAD_SHARED(node->next)) == NULL) {
                /*
@@ -331,8 +400,11 @@ ___cds_wfcq_dequeue(struct cds_wfcq_head *head,
                 * content.
                 */
                _cds_wfcq_node_init(&head->node);
-               if (uatomic_cmpxchg(&tail->p, node, &head->node) == node)
+               if (uatomic_cmpxchg(&tail->p, node, &head->node) == node) {
+                       if (state)
+                               *state |= CDS_WFCQ_STATE_LAST;
                        return node;
+               }
                next = ___cds_wfcq_node_sync_next(node, blocking);
                /*
                 * In nonblocking mode, if we would need to block to
@@ -356,7 +428,7 @@ ___cds_wfcq_dequeue(struct cds_wfcq_head *head,
 }
 
 /*
- * __cds_wfcq_dequeue_blocking: dequeue a node from the queue.
+ * __cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking: dequeue node from queue, with state.
  *
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
@@ -365,42 +437,95 @@ ___cds_wfcq_dequeue(struct cds_wfcq_head *head,
  * caller.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking(cds_wfcq_head_ptr_t head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail, int *state)
+{
+       return ___cds_wfcq_dequeue_with_state(head, tail, state, 1);
+}
+
+/*
+ * ___cds_wfcq_dequeue_blocking: dequeue node from queue.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking, but without saving
+ * state.
+ */
+static inline struct cds_wfcq_node *
+___cds_wfcq_dequeue_blocking(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail)
 {
-       return ___cds_wfcq_dequeue(head, tail, 1);
+       return ___cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking(head, tail, NULL);
 }
 
 /*
- * __cds_wfcq_dequeue_nonblocking: dequeue a node from a wait-free queue.
+ * __cds_wfcq_dequeue_with_state_nonblocking: dequeue node, with state.
  *
  * Same as __cds_wfcq_dequeue_blocking, but returns CDS_WFCQ_WOULDBLOCK
  * if it needs to block.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-___cds_wfcq_dequeue_nonblocking(struct cds_wfcq_head *head,
+___cds_wfcq_dequeue_with_state_nonblocking(cds_wfcq_head_ptr_t head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail, int *state)
+{
+       return ___cds_wfcq_dequeue_with_state(head, tail, state, 0);
+}
+
+/*
+ * ___cds_wfcq_dequeue_nonblocking: dequeue node from queue.
+ *
+ * Same as __cds_wfcq_dequeue_with_state_nonblocking, but without saving
+ * state.
+ */
+static inline struct cds_wfcq_node *
+___cds_wfcq_dequeue_nonblocking(cds_wfcq_head_ptr_t head,
                struct cds_wfcq_tail *tail)
 {
-       return ___cds_wfcq_dequeue(head, tail, 0);
+       return ___cds_wfcq_dequeue_with_state_nonblocking(head, tail, NULL);
 }
 
-static inline int
+/*
+ * __cds_wfcq_splice: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
+ *
+ * Dequeue all nodes from src_q.
+ * dest_q must be already initialized.
+ * Mutual exclusion for src_q should be ensured by the caller as
+ * specified in the "Synchronisation table".
+ * Returns enum cds_wfcq_ret which indicates the state of the src or
+ * dest queue.
+ */
+static inline enum cds_wfcq_ret
 ___cds_wfcq_splice(
-               struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t u_dest_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
-               struct cds_wfcq_head *src_q_head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t u_src_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *src_q_tail,
                int blocking)
 {
+       struct __cds_wfcq_head *dest_q_head = u_dest_q_head._h;
+       struct __cds_wfcq_head *src_q_head = u_src_q_head._h;
        struct cds_wfcq_node *head, *tail;
+       int attempt = 0;
 
+       /*
+        * Initial emptiness check to speed up cases where queue is
+        * empty: only require loads to check if queue is empty.
+        */
        if (_cds_wfcq_empty(src_q_head, src_q_tail))
-               return 0;
+               return CDS_WFCQ_RET_SRC_EMPTY;
 
-       head = ___cds_wfcq_node_sync_next(&src_q_head->node, blocking);
-       if (head == CDS_WFCQ_WOULDBLOCK)
-               return -1;
-       _cds_wfcq_node_init(&src_q_head->node);
+       for (;;) {
+               /*
+                * Open-coded _cds_wfcq_empty() by testing result of
+                * uatomic_xchg, as well as tail pointer vs head node
+                * address.
+                */
+               head = uatomic_xchg(&src_q_head->node.next, NULL);
+               if (head)
+                       break;  /* non-empty */
+               if (CMM_LOAD_SHARED(src_q_tail->p) == &src_q_head->node)
+                       return CDS_WFCQ_RET_SRC_EMPTY;
+               if (___cds_wfcq_busy_wait(&attempt, blocking))
+                       return CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK;
+       }
 
        /*
         * Memory barrier implied before uatomic_xchg() orders store to
@@ -414,41 +539,44 @@ ___cds_wfcq_splice(
         * Append the spliced content of src_q into dest_q. Does not
         * require mutual exclusion on dest_q (wait-free).
         */
-       ___cds_wfcq_append(dest_q_head, dest_q_tail, head, tail);
-       return 0;
+       if (___cds_wfcq_append(dest_q_head, dest_q_tail, head, tail))
+               return CDS_WFCQ_RET_DEST_NON_EMPTY;
+       else
+               return CDS_WFCQ_RET_DEST_EMPTY;
 }
 
-
 /*
  * __cds_wfcq_splice_blocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
  *
  * Dequeue all nodes from src_q.
  * dest_q must be already initialized.
- * Dequeue/splice/iteration mutual exclusion for src_q should be ensured
- * by the caller.
+ * Mutual exclusion for src_q should be ensured by the caller as
+ * specified in the "Synchronisation table".
+ * Returns enum cds_wfcq_ret which indicates the state of the src or
+ * dest queue. Never returns CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK.
  */
-static inline void
+static inline enum cds_wfcq_ret
 ___cds_wfcq_splice_blocking(
-               struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t dest_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
-               struct cds_wfcq_head *src_q_head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t src_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *src_q_tail)
 {
-       (void) ___cds_wfcq_splice(dest_q_head, dest_q_tail,
+       return ___cds_wfcq_splice(dest_q_head, dest_q_tail,
                src_q_head, src_q_tail, 1);
 }
 
 /*
  * __cds_wfcq_splice_nonblocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
  *
- * Same as __cds_wfcq_splice_blocking, but returns nonzero if it needs to
- * block.
+ * Same as __cds_wfcq_splice_blocking, but returns
+ * CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK if it needs to block.
  */
-static inline int
+static inline enum cds_wfcq_ret
 ___cds_wfcq_splice_nonblocking(
-               struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t dest_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
-               struct cds_wfcq_head *src_q_head,
+               cds_wfcq_head_ptr_t src_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *src_q_tail)
 {
        return ___cds_wfcq_splice(dest_q_head, dest_q_tail,
@@ -456,26 +584,38 @@ ___cds_wfcq_splice_nonblocking(
 }
 
 /*
- * cds_wfcq_dequeue_blocking: dequeue a node from a wait-free queue.
+ * cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking: dequeue a node from a wait-free queue.
  *
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Mutual exlusion with cds_wfcq_splice_blocking and dequeue lock is
+ * Mutual exclusion with cds_wfcq_splice_blocking and dequeue lock is
  * ensured.
  * It is valid to reuse and free a dequeued node immediately.
  */
 static inline struct cds_wfcq_node *
-_cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
-               struct cds_wfcq_tail *tail)
+_cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail, int *state)
 {
        struct cds_wfcq_node *retval;
 
        _cds_wfcq_dequeue_lock(head, tail);
-       retval = ___cds_wfcq_dequeue_blocking(head, tail);
+       retval = ___cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking(head, tail, state);
        _cds_wfcq_dequeue_unlock(head, tail);
        return retval;
 }
 
+/*
+ * cds_wfcq_dequeue_blocking: dequeue node from queue.
+ *
+ * Same as cds_wfcq_dequeue_blocking, but without saving state.
+ */
+static inline struct cds_wfcq_node *
+_cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
+               struct cds_wfcq_tail *tail)
+{
+       return _cds_wfcq_dequeue_with_state_blocking(head, tail, NULL);
+}
+
 /*
  * cds_wfcq_splice_blocking: enqueue all src_q nodes at the end of dest_q.
  *
@@ -483,20 +623,25 @@ _cds_wfcq_dequeue_blocking(struct cds_wfcq_head *head,
  * dest_q must be already initialized.
  * Content written into the node before enqueue is guaranteed to be
  * consistent, but no other memory ordering is ensured.
- * Mutual exlusion with cds_wfcq_dequeue_blocking and dequeue lock is
+ * Mutual exclusion with cds_wfcq_dequeue_blocking and dequeue lock is
  * ensured.
+ * Returns enum cds_wfcq_ret which indicates the state of the src or
+ * dest queue. Never returns CDS_WFCQ_RET_WOULDBLOCK.
  */
-static inline void
+static inline enum cds_wfcq_ret
 _cds_wfcq_splice_blocking(
                struct cds_wfcq_head *dest_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *dest_q_tail,
                struct cds_wfcq_head *src_q_head,
                struct cds_wfcq_tail *src_q_tail)
 {
+       enum cds_wfcq_ret ret;
+
        _cds_wfcq_dequeue_lock(src_q_head, src_q_tail);
-       ___cds_wfcq_splice_blocking(dest_q_head, dest_q_tail,
+       ret = ___cds_wfcq_splice_blocking(dest_q_head, dest_q_tail,
                        src_q_head, src_q_tail);
        _cds_wfcq_dequeue_unlock(src_q_head, src_q_tail);
+       return ret;
 }
 
 #ifdef __cplusplus
This page took 0.028474 seconds and 4 git commands to generate.