pid: reduce code size by using a pointer to iterate over array
[safe/jmp/linux-2.6] / Documentation / RCU / RTFP.txt
index fcbcbc3..d2b8523 100644 (file)
@@ -9,8 +9,8 @@ The first thing resembling RCU was published in 1980, when Kung and Lehman
 [Kung80] recommended use of a garbage collector to defer destruction
 of nodes in a parallel binary search tree in order to simplify its
 implementation.  This works well in environments that have garbage
-collectors, but current production garbage collectors incur significant
-read-side overhead.
+collectors, but most production garbage collectors incur significant
+overhead.
 
 In 1982, Manber and Ladner [Manber82,Manber84] recommended deferring
 destruction until all threads running at that time have terminated, again
@@ -52,6 +52,10 @@ of each iteration.  Unfortunately, chaotic relaxation requires highly
 structured data, such as the matrices used in scientific programs, and
 is thus inapplicable to most data structures in operating-system kernels.
 
+In 1992, Henry (now Alexia) Massalin completed a dissertation advising
+parallel programmers to defer processing when feasible to simplify
+synchronization.  RCU makes extremely heavy use of this advice.
+
 In 1993, Jacobson [Jacobson93] verbally described what is perhaps the
 simplest deferred-free technique: simply waiting a fixed amount of time
 before freeing blocks awaiting deferred free.  Jacobson did not describe
@@ -90,21 +94,34 @@ at OLS.  The resulting abundance of RCU patches was presented the
 following year [McKenney02a], and use of RCU in dcache was first
 described that same year [Linder02a].
 
-Also in 2002, Michael [Michael02b,Michael02a] presented techniques
-that defer the destruction of data structures to simplify non-blocking
-synchronization (wait-free synchronization, lock-free synchronization,
-and obstruction-free synchronization are all examples of non-blocking
-synchronization).  In particular, this technique eliminates locking,
-reduces contention, reduces memory latency for readers, and parallelizes
-pipeline stalls and memory latency for writers.  However, these
-techniques still impose significant read-side overhead in the form of
-memory barriers.  Researchers at Sun worked along similar lines in the
-same timeframe [HerlihyLM02,HerlihyLMS03].
+Also in 2002, Michael [Michael02b,Michael02a] presented "hazard-pointer"
+techniques that defer the destruction of data structures to simplify
+non-blocking synchronization (wait-free synchronization, lock-free
+synchronization, and obstruction-free synchronization are all examples of
+non-blocking synchronization).  In particular, this technique eliminates
+locking, reduces contention, reduces memory latency for readers, and
+parallelizes pipeline stalls and memory latency for writers.  However,
+these techniques still impose significant read-side overhead in the
+form of memory barriers.  Researchers at Sun worked along similar lines
+in the same timeframe [HerlihyLM02].  These techniques can be thought
+of as inside-out reference counts, where the count is represented by the
+number of hazard pointers referencing a given data structure (rather than
+the more conventional counter field within the data structure itself).
+
+By the same token, RCU can be thought of as a "bulk reference count",
+where some form of reference counter covers all reference by a given CPU
+or thread during a set timeframe.  This timeframe is related to, but
+not necessarily exactly the same as, an RCU grace period.  In classic
+RCU, the reference counter is the per-CPU bit in the "bitmask" field,
+and each such bit covers all references that might have been made by
+the corresponding CPU during the prior grace period.  Of course, RCU
+can be thought of in other terms as well.
 
 In 2003, the K42 group described how RCU could be used to create
-hot-pluggable implementations of operating-system functions.  Later that
-year saw a paper describing an RCU implementation of System V IPC
-[Arcangeli03], and an introduction to RCU in Linux Journal [McKenney03a].
+hot-pluggable implementations of operating-system functions [Appavoo03a].
+Later that year saw a paper describing an RCU implementation of System
+V IPC [Arcangeli03], and an introduction to RCU in Linux Journal
+[McKenney03a].
 
 2004 has seen a Linux-Journal article on use of RCU in dcache
 [McKenney04a], a performance comparison of locking to RCU on several
@@ -113,11 +130,26 @@ number of operating-system kernels [PaulEdwardMcKenneyPhD], a paper
 describing how to make RCU safe for soft-realtime applications [Sarma04c],
 and a paper describing SELinux performance with RCU [JamesMorris04b].
 
-
-2005 has seen further adaptation of RCU to realtime use, permitting
+2005 brought further adaptation of RCU to realtime use, permitting
 preemption of RCU realtime critical sections [PaulMcKenney05a,
 PaulMcKenney05b].
 
+2006 saw the first best-paper award for an RCU paper [ThomasEHart2006a],
+as well as further work on efficient implementations of preemptible
+RCU [PaulEMcKenney2006b], but priority-boosting of RCU read-side critical
+sections proved elusive.  An RCU implementation permitting general
+blocking in read-side critical sections appeared [PaulEMcKenney2006c],
+Robert Olsson described an RCU-protected trie-hash combination
+[RobertOlsson2006a].
+
+2007 saw the journal version of the award-winning RCU paper from 2006
+[ThomasEHart2007a], as well as a paper demonstrating use of Promela
+and Spin to mechanically verify an optimization to Oleg Nesterov's
+QRCU [PaulEMcKenney2007QRCUspin], a design document describing
+preemptible RCU [PaulEMcKenney2007PreemptibleRCU], and the three-part
+LWN "What is RCU?" series [PaulEMcKenney2007WhatIsRCUFundamentally,
+PaulEMcKenney2008WhatIsRCUUsage, and PaulEMcKenney2008WhatIsRCUAPI].
+
 Bibtex Entries
 
 @article{Kung80
@@ -181,6 +213,20 @@ Bibtex Entries
 ,Year="1991"
 }
 
+@phdthesis{HMassalinPhD
+,author="H. Massalin"
+,title="Synthesis: An Efficient Implementation of Fundamental Operating
+System Services"
+,school="Columbia University"
+,address="New York, NY"
+,year="1992"
+,annotation="
+       Mondo optimizing compiler.
+       Wait-free stuff.
+       Good advice: defer work to avoid synchronization.
+"
+}
+
 @unpublished{Jacobson93
 ,author="Van Jacobson"
 ,title="Avoid Read-Side Locking Via Delayed Free"
@@ -200,6 +246,41 @@ Bibtex Entries
 ,Address="New Orleans, LA"
 }
 
+@conference{Pu95a,
+Author = "Calton Pu and Tito Autrey and Andrew Black and Charles Consel and
+Crispin Cowan and Jon Inouye and Lakshmi Kethana and Jonathan Walpole and
+Ke Zhang",
+Title = "Optimistic Incremental Specialization: Streamlining a Commercial
+Operating System",
+Booktitle = "15\textsuperscript{th} ACM Symposium on
+Operating Systems Principles (SOSP'95)",
+address = "Copper Mountain, CO",
+month="December",
+year="1995",
+pages="314-321",
+annotation="
+       Uses a replugger, but with a flag to signal when people are
+       using the resource at hand.  Only one reader at a time.
+"
+}
+
+@conference{Cowan96a,
+Author = "Crispin Cowan and Tito Autrey and Charles Krasic and
+Calton Pu and Jonathan Walpole",
+Title = "Fast Concurrent Dynamic Linking for an Adaptive Operating System",
+Booktitle = "International Conference on Configurable Distributed Systems
+(ICCDS'96)",
+address = "Annapolis, MD",
+month="May",
+year="1996",
+pages="108",
+isbn="0-8186-7395-8",
+annotation="
+       Uses a replugger, but with a counter to signal when people are
+       using the resource at hand.  Allows multiple readers.
+"
+}
+
 @techreport{Slingwine95
 ,author="John D. Slingwine and Paul E. McKenney"
 ,title="Apparatus and Method for Achieving Reduced Overhead Mutual
@@ -309,6 +390,49 @@ Andrea Arcangeli and Andi Kleen and Orran Krieger and Rusty Russell"
 [Viewed June 23, 2004]"
 }
 
+@conference{Michael02a
+,author="Maged M. Michael"
+,title="Safe Memory Reclamation for Dynamic Lock-Free Objects Using Atomic
+Reads and Writes"
+,Year="2002"
+,Month="August"
+,booktitle="{Proceedings of the 21\textsuperscript{st} Annual ACM
+Symposium on Principles of Distributed Computing}"
+,pages="21-30"
+,annotation="
+       Each thread keeps an array of pointers to items that it is
+       currently referencing.  Sort of an inside-out garbage collection
+       mechanism, but one that requires the accessing code to explicitly
+       state its needs.  Also requires read-side memory barriers on
+       most architectures.
+"
+}
+
+@conference{Michael02b
+,author="Maged M. Michael"
+,title="High Performance Dynamic Lock-Free Hash Tables and List-Based Sets"
+,Year="2002"
+,Month="August"
+,booktitle="{Proceedings of the 14\textsuperscript{th} Annual ACM
+Symposium on Parallel
+Algorithms and Architecture}"
+,pages="73-82"
+,annotation="
+       Like the title says...
+"
+}
+
+@InProceedings{HerlihyLM02
+,author={Maurice Herlihy and Victor Luchangco and Mark Moir}
+,title="The Repeat Offender Problem: A Mechanism for Supporting Dynamic-Sized,
+Lock-Free Data Structures"
+,booktitle={Proceedings of 16\textsuperscript{th} International
+Symposium on Distributed Computing}
+,year=2002
+,month="October"
+,pages="339-353"
+}
+
 @article{Appavoo03a
 ,author="J. Appavoo and K. Hui and C. A. N. Soules and R. W. Wisniewski and
 D. M. {Da Silva} and O. Krieger and M. A. Auslander and D. J. Edelsohn and
@@ -444,3 +568,255 @@ Oregon Health and Sciences University"
        Realtime turns into making RCU yet more realtime friendly.
 "
 }
+
+@conference{ThomasEHart2006a
+,Author="Thomas E. Hart and Paul E. McKenney and Angela Demke Brown"
+,Title="Making Lockless Synchronization Fast: Performance Implications
+of Memory Reclamation"
+,Booktitle="20\textsuperscript{th} {IEEE} International Parallel and
+Distributed Processing Symposium"
+,month="April"
+,year="2006"
+,day="25-29"
+,address="Rhodes, Greece"
+,annotation="
+       Compares QSBR (AKA "classic RCU"), HPBR, EBR, and lock-free
+       reference counting.
+"
+}
+
+@Conference{PaulEMcKenney2006b
+,Author="Paul E. McKenney and Dipankar Sarma and Ingo Molnar and
+Suparna Bhattacharya"
+,Title="Extending RCU for Realtime and Embedded Workloads"
+,Booktitle="{Ottawa Linux Symposium}"
+,Month="July"
+,Year="2006"
+,pages="v2 123-138"
+,note="Available:
+\url{http://www.linuxsymposium.org/2006/view_abstract.php?content_key=184}
+\url{http://www.rdrop.com/users/paulmck/RCU/OLSrtRCU.2006.08.11a.pdf}
+[Viewed January 1, 2007]"
+,annotation="
+       Described how to improve the -rt implementation of realtime RCU.
+"
+}
+
+@unpublished{PaulEMcKenney2006c
+,Author="Paul E. McKenney"
+,Title="Sleepable {RCU}"
+,month="October"
+,day="9"
+,year="2006"
+,note="Available:
+\url{http://lwn.net/Articles/202847/}
+Revised:
+\url{http://www.rdrop.com/users/paulmck/RCU/srcu.2007.01.14a.pdf}
+[Viewed August 21, 2006]"
+,annotation="
+       LWN article introducing SRCU.
+"
+}
+
+@unpublished{RobertOlsson2006a
+,Author="Robert Olsson and Stefan Nilsson"
+,Title="{TRASH}: A dynamic {LC}-trie and hash data structure"
+,month="August"
+,day="18"
+,year="2006"
+,note="Available:
+\url{http://www.nada.kth.se/~snilsson/public/papers/trash/trash.pdf}
+[Viewed February 24, 2007]"
+,annotation="
+       RCU-protected dynamic trie-hash combination.
+"
+}
+
+@unpublished{ThomasEHart2007a
+,Author="Thomas E. Hart and Paul E. McKenney and Angela Demke Brown and Jonathan Walpole"
+,Title="Performance of memory reclamation for lockless synchronization"
+,journal="J. Parallel Distrib. Comput."
+,year="2007"
+,note="To appear in J. Parallel Distrib. Comput.
+       \url{doi=10.1016/j.jpdc.2007.04.010}"
+,annotation={
+       Compares QSBR (AKA "classic RCU"), HPBR, EBR, and lock-free
+       reference counting.  Journal version of ThomasEHart2006a.
+}
+}
+
+@unpublished{PaulEMcKenney2007QRCUspin
+,Author="Paul E. McKenney"
+,Title="Using Promela and Spin to verify parallel algorithms"
+,month="August"
+,day="1"
+,year="2007"
+,note="Available:
+\url{http://lwn.net/Articles/243851/}
+[Viewed September 8, 2007]"
+,annotation="
+       LWN article describing Promela and spin, and also using Oleg
+       Nesterov's QRCU as an example (with Paul McKenney's fastpath).
+"
+}
+
+@unpublished{PaulEMcKenney2007PreemptibleRCU
+,Author="Paul E. McKenney"
+,Title="The design of preemptible read-copy-update"
+,month="October"
+,day="8"
+,year="2007"
+,note="Available:
+\url{http://lwn.net/Articles/253651/}
+[Viewed October 25, 2007]"
+,annotation="
+       LWN article describing the design of preemptible RCU.
+"
+}
+
+########################################################################
+#
+#      "What is RCU?" LWN series.
+#
+
+@unpublished{PaulEMcKenney2007WhatIsRCUFundamentally
+,Author="Paul E. McKenney and Jonathan Walpole"
+,Title="What is {RCU}, Fundamentally?"
+,month="December"
+,day="17"
+,year="2007"
+,note="Available:
+\url{http://lwn.net/Articles/262464/}
+[Viewed December 27, 2007]"
+,annotation="
+       Lays out the three basic components of RCU: (1) publish-subscribe,
+       (2) wait for pre-existing readers to complete, and (2) maintain
+       multiple versions.
+"
+}
+
+@unpublished{PaulEMcKenney2008WhatIsRCUUsage
+,Author="Paul E. McKenney"
+,Title="What is {RCU}? Part 2: Usage"
+,month="January"
+,day="4"
+,year="2008"
+,note="Available:
+\url{http://lwn.net/Articles/263130/}
+[Viewed January 4, 2008]"
+,annotation="
+       Lays out six uses of RCU:
+       1. RCU is a Reader-Writer Lock Replacement
+       2. RCU is a Restricted Reference-Counting Mechanism
+       3. RCU is a Bulk Reference-Counting Mechanism
+       4. RCU is a Poor Man's Garbage Collector
+       5. RCU is a Way of Providing Existence Guarantees
+       6. RCU is a Way of Waiting for Things to Finish 
+"
+}
+
+@unpublished{PaulEMcKenney2008WhatIsRCUAPI
+,Author="Paul E. McKenney"
+,Title="{RCU} part 3: the {RCU} {API}"
+,month="January"
+,day="17"
+,year="2008"
+,note="Available:
+\url{http://lwn.net/Articles/264090/}
+[Viewed January 10, 2008]"
+,annotation="
+       Gives an overview of the Linux-kernel RCU API and a brief annotated RCU
+       bibliography.
+"
+}
+
+@article{DinakarGuniguntala2008IBMSysJ
+,author="D. Guniguntala and P. E. McKenney and J. Triplett and J. Walpole"
+,title="The read-copy-update mechanism for supporting real-time applications on shared-memory multiprocessor systems with {Linux}"
+,Year="2008"
+,Month="April"
+,journal="IBM Systems Journal"
+,volume="47"
+,number="2"
+,pages="@@-@@"
+,annotation="
+       RCU, realtime RCU, sleepable RCU, performance.
+"
+}
+
+@article{PaulEMcKenney2008RCUOSR
+,author="Paul E. McKenney and Jonathan Walpole"
+,title="Introducing technology into the {Linux} kernel: a case study"
+,Year="2008"
+,journal="SIGOPS Oper. Syst. Rev."
+,volume="42"
+,number="5"
+,pages="4--17"
+,issn="0163-5980"
+,doi={http://doi.acm.org/10.1145/1400097.1400099}
+,publisher="ACM"
+,address="New York, NY, USA"
+,annotation={
+       Linux changed RCU to a far greater degree than RCU has changed Linux.
+}
+}
+
+@unpublished{PaulEMcKenney2008HierarchicalRCU
+,Author="Paul E. McKenney"
+,Title="Hierarchical {RCU}"
+,month="November"
+,day="3"
+,year="2008"
+,note="Available:
+\url{http://lwn.net/Articles/305782/}
+[Viewed November 6, 2008]"
+,annotation="
+       RCU with combining-tree-based grace-period detection,
+       permitting it to handle thousands of CPUs.
+"
+}
+
+@conference{PaulEMcKenney2009MaliciousURCU
+,Author="Paul E. McKenney"
+,Title="Using a Malicious User-Level {RCU} to Torture {RCU}-Based Algorithms"
+,Booktitle="linux.conf.au 2009"
+,month="January"
+,year="2009"
+,address="Hobart, Australia"
+,note="Available:
+\url{http://www.rdrop.com/users/paulmck/RCU/urcutorture.2009.01.22a.pdf}
+[Viewed February 2, 2009]"
+,annotation="
+       Realtime RCU and torture-testing RCU uses.
+"
+}
+
+@unpublished{MathieuDesnoyers2009URCU
+,Author="Mathieu Desnoyers"
+,Title="[{RFC} git tree] Userspace {RCU} (urcu) for {Linux}"
+,month="February"
+,day="5"
+,year="2009"
+,note="Available:
+\url{http://lkml.org/lkml/2009/2/5/572}
+\url{git://lttng.org/userspace-rcu.git}
+[Viewed February 20, 2009]"
+,annotation="
+       Mathieu Desnoyers's user-space RCU implementation.
+       git://lttng.org/userspace-rcu.git
+"
+}
+
+@unpublished{PaulEMcKenney2009BloatWatchRCU
+,Author="Paul E. McKenney"
+,Title="{RCU}: The {Bloatwatch} Edition"
+,month="March"
+,day="17"
+,year="2009"
+,note="Available:
+\url{http://lwn.net/Articles/323929/}
+[Viewed March 20, 2009]"
+,annotation="
+       Uniprocessor assumptions allow simplified RCU implementation.
+"
+}