fasync: RCU and fine grained locking
authorEric Dumazet <eric.dumazet@gmail.com>
Wed, 14 Apr 2010 09:55:35 +0000 (09:55 +0000)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Wed, 21 Apr 2010 23:19:29 +0000 (16:19 -0700)
kill_fasync() uses a central rwlock, candidate for RCU conversion, to
avoid cache line ping pongs on SMP.

fasync_remove_entry() and fasync_add_entry() can disable IRQS on a short
section instead during whole list scan.

Use a spinlock per fasync_struct to synchronize kill_fasync_rcu() and
fasync_{remove|add}_entry(). This spinlock is IRQ safe, so sock_fasync()
doesnt need its own implementation and can use fasync_helper(), to
reduce code size and complexity.

We can remove __kill_fasync() direct use in net/socket.c, and rename it
to kill_fasync_rcu().

Signed-off-by: Eric Dumazet <eric.dumazet@gmail.com>
Cc: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Cc: Lai Jiangshan <laijs@cn.fujitsu.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
fs/fcntl.c
include/linux/fs.h
net/socket.c

index 452d02f..0a14074 100644 (file)
@@ -614,9 +614,15 @@ int send_sigurg(struct fown_struct *fown)
        return ret;
 }
 
-static DEFINE_RWLOCK(fasync_lock);
+static DEFINE_SPINLOCK(fasync_lock);
 static struct kmem_cache *fasync_cache __read_mostly;
 
+static void fasync_free_rcu(struct rcu_head *head)
+{
+       kmem_cache_free(fasync_cache,
+                       container_of(head, struct fasync_struct, fa_rcu));
+}
+
 /*
  * Remove a fasync entry. If successfully removed, return
  * positive and clear the FASYNC flag. If no entry exists,
@@ -625,8 +631,6 @@ static struct kmem_cache *fasync_cache __read_mostly;
  * NOTE! It is very important that the FASYNC flag always
  * match the state "is the filp on a fasync list".
  *
- * We always take the 'filp->f_lock', in since fasync_lock
- * needs to be irq-safe.
  */
 static int fasync_remove_entry(struct file *filp, struct fasync_struct **fapp)
 {
@@ -634,17 +638,22 @@ static int fasync_remove_entry(struct file *filp, struct fasync_struct **fapp)
        int result = 0;
 
        spin_lock(&filp->f_lock);
-       write_lock_irq(&fasync_lock);
+       spin_lock(&fasync_lock);
        for (fp = fapp; (fa = *fp) != NULL; fp = &fa->fa_next) {
                if (fa->fa_file != filp)
                        continue;
+
+               spin_lock_irq(&fa->fa_lock);
+               fa->fa_file = NULL;
+               spin_unlock_irq(&fa->fa_lock);
+
                *fp = fa->fa_next;
-               kmem_cache_free(fasync_cache, fa);
+               call_rcu(&fa->fa_rcu, fasync_free_rcu);
                filp->f_flags &= ~FASYNC;
                result = 1;
                break;
        }
-       write_unlock_irq(&fasync_lock);
+       spin_unlock(&fasync_lock);
        spin_unlock(&filp->f_lock);
        return result;
 }
@@ -666,25 +675,30 @@ static int fasync_add_entry(int fd, struct file *filp, struct fasync_struct **fa
                return -ENOMEM;
 
        spin_lock(&filp->f_lock);
-       write_lock_irq(&fasync_lock);
+       spin_lock(&fasync_lock);
        for (fp = fapp; (fa = *fp) != NULL; fp = &fa->fa_next) {
                if (fa->fa_file != filp)
                        continue;
+
+               spin_lock_irq(&fa->fa_lock);
                fa->fa_fd = fd;
+               spin_unlock_irq(&fa->fa_lock);
+
                kmem_cache_free(fasync_cache, new);
                goto out;
        }
 
+       spin_lock_init(&new->fa_lock);
        new->magic = FASYNC_MAGIC;
        new->fa_file = filp;
        new->fa_fd = fd;
        new->fa_next = *fapp;
-       *fapp = new;
+       rcu_assign_pointer(*fapp, new);
        result = 1;
        filp->f_flags |= FASYNC;
 
 out:
-       write_unlock_irq(&fasync_lock);
+       spin_unlock(&fasync_lock);
        spin_unlock(&filp->f_lock);
        return result;
 }
@@ -704,37 +718,41 @@ int fasync_helper(int fd, struct file * filp, int on, struct fasync_struct **fap
 
 EXPORT_SYMBOL(fasync_helper);
 
-void __kill_fasync(struct fasync_struct *fa, int sig, int band)
+/*
+ * rcu_read_lock() is held
+ */
+static void kill_fasync_rcu(struct fasync_struct *fa, int sig, int band)
 {
        while (fa) {
-               struct fown_struct * fown;
+               struct fown_struct *fown;
                if (fa->magic != FASYNC_MAGIC) {
                        printk(KERN_ERR "kill_fasync: bad magic number in "
                               "fasync_struct!\n");
                        return;
                }
-               fown = &fa->fa_file->f_owner;
-               /* Don't send SIGURG to processes which have not set a
-                  queued signum: SIGURG has its own default signalling
-                  mechanism. */
-               if (!(sig == SIGURG && fown->signum == 0))
-                       send_sigio(fown, fa->fa_fd, band);
-               fa = fa->fa_next;
+               spin_lock(&fa->fa_lock);
+               if (fa->fa_file) {
+                       fown = &fa->fa_file->f_owner;
+                       /* Don't send SIGURG to processes which have not set a
+                          queued signum: SIGURG has its own default signalling
+                          mechanism. */
+                       if (!(sig == SIGURG && fown->signum == 0))
+                               send_sigio(fown, fa->fa_fd, band);
+               }
+               spin_unlock(&fa->fa_lock);
+               fa = rcu_dereference(fa->fa_next);
        }
 }
 
-EXPORT_SYMBOL(__kill_fasync);
-
 void kill_fasync(struct fasync_struct **fp, int sig, int band)
 {
        /* First a quick test without locking: usually
         * the list is empty.
         */
        if (*fp) {
-               read_lock(&fasync_lock);
-               /* reread *fp after obtaining the lock */
-               __kill_fasync(*fp, sig, band);
-               read_unlock(&fasync_lock);
+               rcu_read_lock();
+               kill_fasync_rcu(rcu_dereference(*fp), sig, band);
+               rcu_read_unlock();
        }
 }
 EXPORT_SYMBOL(kill_fasync);
index 39d57bc..018d382 100644 (file)
@@ -1280,10 +1280,12 @@ static inline int lock_may_write(struct inode *inode, loff_t start,
 
 
 struct fasync_struct {
-       int     magic;
-       int     fa_fd;
-       struct  fasync_struct   *fa_next; /* singly linked list */
-       struct  file            *fa_file;
+       spinlock_t              fa_lock;
+       int                     magic;
+       int                     fa_fd;
+       struct fasync_struct    *fa_next; /* singly linked list */
+       struct file             *fa_file;
+       struct rcu_head         fa_rcu;
 };
 
 #define FASYNC_MAGIC 0x4601
@@ -1292,8 +1294,6 @@ struct fasync_struct {
 extern int fasync_helper(int, struct file *, int, struct fasync_struct **);
 /* can be called from interrupts */
 extern void kill_fasync(struct fasync_struct **, int, int);
-/* only for net: no internal synchronization */
-extern void __kill_fasync(struct fasync_struct *, int, int);
 
 extern int __f_setown(struct file *filp, struct pid *, enum pid_type, int force);
 extern int f_setown(struct file *filp, unsigned long arg, int force);
index 35bc198..9822081 100644 (file)
@@ -1067,78 +1067,27 @@ static int sock_close(struct inode *inode, struct file *filp)
  *     1. fasync_list is modified only under process context socket lock
  *        i.e. under semaphore.
  *     2. fasync_list is used under read_lock(&sk->sk_callback_lock)
- *        or under socket lock.
- *     3. fasync_list can be used from softirq context, so that
- *        modification under socket lock have to be enhanced with
- *        write_lock_bh(&sk->sk_callback_lock).
- *                                                     --ANK (990710)
+ *        or under socket lock
  */
 
 static int sock_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
 {
-       struct fasync_struct *fa, *fna = NULL, **prev;
-       struct socket *sock;
-       struct sock *sk;
-
-       if (on) {
-               fna = kmalloc(sizeof(struct fasync_struct), GFP_KERNEL);
-               if (fna == NULL)
-                       return -ENOMEM;
-       }
-
-       sock = filp->private_data;
+       struct socket *sock = filp->private_data;
+       struct sock *sk = sock->sk;
 
-       sk = sock->sk;
-       if (sk == NULL) {
-               kfree(fna);
+       if (sk == NULL)
                return -EINVAL;
-       }
 
        lock_sock(sk);
 
-       spin_lock(&filp->f_lock);
-       if (on)
-               filp->f_flags |= FASYNC;
-       else
-               filp->f_flags &= ~FASYNC;
-       spin_unlock(&filp->f_lock);
-
-       prev = &(sock->fasync_list);
+       fasync_helper(fd, filp, on, &sock->fasync_list);
 
-       for (fa = *prev; fa != NULL; prev = &fa->fa_next, fa = *prev)
-               if (fa->fa_file == filp)
-                       break;
-
-       if (on) {
-               if (fa != NULL) {
-                       write_lock_bh(&sk->sk_callback_lock);
-                       fa->fa_fd = fd;
-                       write_unlock_bh(&sk->sk_callback_lock);
-
-                       kfree(fna);
-                       goto out;
-               }
-               fna->fa_file = filp;
-               fna->fa_fd = fd;
-               fna->magic = FASYNC_MAGIC;
-               fna->fa_next = sock->fasync_list;
-               write_lock_bh(&sk->sk_callback_lock);
-               sock->fasync_list = fna;
+       if (!sock->fasync_list)
+               sock_reset_flag(sk, SOCK_FASYNC);
+       else
                sock_set_flag(sk, SOCK_FASYNC);
-               write_unlock_bh(&sk->sk_callback_lock);
-       } else {
-               if (fa != NULL) {
-                       write_lock_bh(&sk->sk_callback_lock);
-                       *prev = fa->fa_next;
-                       if (!sock->fasync_list)
-                               sock_reset_flag(sk, SOCK_FASYNC);
-                       write_unlock_bh(&sk->sk_callback_lock);
-                       kfree(fa);
-               }
-       }
 
-out:
-       release_sock(sock->sk);
+       release_sock(sk);
        return 0;
 }
 
@@ -1159,10 +1108,10 @@ int sock_wake_async(struct socket *sock, int how, int band)
                /* fall through */
        case SOCK_WAKE_IO:
 call_kill:
-               __kill_fasync(sock->fasync_list, SIGIO, band);
+               kill_fasync(&sock->fasync_list, SIGIO, band);
                break;
        case SOCK_WAKE_URG:
-               __kill_fasync(sock->fasync_list, SIGURG, band);
+               kill_fasync(&sock->fasync_list, SIGURG, band);
        }
        return 0;
 }