OSDN Git Service

Backport from mainline r189840 and r187586:
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / libitm / beginend.cc
1 /* Copyright (C) 2008, 2009, 2011, 2012 Free Software Foundation, Inc.
2    Contributed by Richard Henderson <rth@redhat.com>.
3
4    This file is part of the GNU Transactional Memory Library (libitm).
5
6    Libitm is free software; you can redistribute it and/or modify it
7    under the terms of the GNU General Public License as published by
8    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
9    (at your option) any later version.
10
11    Libitm is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
12    WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
13    FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
14    more details.
15
16    Under Section 7 of GPL version 3, you are granted additional
17    permissions described in the GCC Runtime Library Exception, version
18    3.1, as published by the Free Software Foundation.
19
20    You should have received a copy of the GNU General Public License and
21    a copy of the GCC Runtime Library Exception along with this program;
22    see the files COPYING3 and COPYING.RUNTIME respectively.  If not, see
23    <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
24
25 #include "libitm_i.h"
26 #include <pthread.h>
27
28
29 using namespace GTM;
30
31 #if !defined(HAVE_ARCH_GTM_THREAD) || !defined(HAVE_ARCH_GTM_THREAD_DISP)
32 extern __thread gtm_thread_tls _gtm_thr_tls;
33 #endif
34
35 gtm_rwlock GTM::gtm_thread::serial_lock;
36 gtm_thread *GTM::gtm_thread::list_of_threads = 0;
37 unsigned GTM::gtm_thread::number_of_threads = 0;
38
39 gtm_stmlock GTM::gtm_stmlock_array[LOCK_ARRAY_SIZE];
40 atomic<gtm_version> GTM::gtm_clock;
41
42 /* ??? Move elsewhere when we figure out library initialization.  */
43 uint64_t GTM::gtm_spin_count_var = 1000;
44
45 #ifdef HAVE_64BIT_SYNC_BUILTINS
46 static atomic<_ITM_transactionId_t> global_tid;
47 #else
48 static _ITM_transactionId_t global_tid;
49 static pthread_mutex_t global_tid_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
50 #endif
51
52
53 // Provides a on-thread-exit callback used to release per-thread data.
54 static pthread_key_t thr_release_key;
55 static pthread_once_t thr_release_once = PTHREAD_ONCE_INIT;
56
57
58 /* Allocate a transaction structure.  */
59 void *
60 GTM::gtm_thread::operator new (size_t s)
61 {
62   void *tx;
63
64   assert(s == sizeof(gtm_thread));
65
66   tx = xmalloc (sizeof (gtm_thread), true);
67   memset (tx, 0, sizeof (gtm_thread));
68
69   return tx;
70 }
71
72 /* Free the given transaction. Raises an error if the transaction is still
73    in use.  */
74 void
75 GTM::gtm_thread::operator delete(void *tx)
76 {
77   free(tx);
78 }
79
80 static void
81 thread_exit_handler(void *)
82 {
83   gtm_thread *thr = gtm_thr();
84   if (thr)
85     delete thr;
86   set_gtm_thr(0);
87 }
88
89 static void
90 thread_exit_init()
91 {
92   if (pthread_key_create(&thr_release_key, thread_exit_handler))
93     GTM_fatal("Creating thread release TLS key failed.");
94 }
95
96
97 GTM::gtm_thread::~gtm_thread()
98 {
99   if (nesting > 0)
100     GTM_fatal("Thread exit while a transaction is still active.");
101
102   // Deregister this transaction.
103   serial_lock.write_lock ();
104   gtm_thread **prev = &list_of_threads;
105   for (; *prev; prev = &(*prev)->next_thread)
106     {
107       if (*prev == this)
108         {
109           *prev = (*prev)->next_thread;
110           break;
111         }
112     }
113   number_of_threads--;
114   number_of_threads_changed(number_of_threads + 1, number_of_threads);
115   serial_lock.write_unlock ();
116 }
117
118 GTM::gtm_thread::gtm_thread ()
119 {
120   // This object's memory has been set to zero by operator new, so no need
121   // to initialize any of the other primitive-type members that do not have
122   // constructors.
123   shared_state.store(-1, memory_order_relaxed);
124
125   // Register this transaction with the list of all threads' transactions.
126   serial_lock.write_lock ();
127   next_thread = list_of_threads;
128   list_of_threads = this;
129   number_of_threads++;
130   number_of_threads_changed(number_of_threads - 1, number_of_threads);
131   serial_lock.write_unlock ();
132
133   if (pthread_once(&thr_release_once, thread_exit_init))
134     GTM_fatal("Initializing thread release TLS key failed.");
135   // Any non-null value is sufficient to trigger destruction of this
136   // transaction when the current thread terminates.
137   if (pthread_setspecific(thr_release_key, this))
138     GTM_fatal("Setting thread release TLS key failed.");
139 }
140
141 static inline uint32_t
142 choose_code_path(uint32_t prop, abi_dispatch *disp)
143 {
144   if ((prop & pr_uninstrumentedCode) && disp->can_run_uninstrumented_code())
145     return a_runUninstrumentedCode;
146   else
147     return a_runInstrumentedCode;
148 }
149
150 uint32_t
151 GTM::gtm_thread::begin_transaction (uint32_t prop, const gtm_jmpbuf *jb)
152 {
153   static const _ITM_transactionId_t tid_block_size = 1 << 16;
154
155   gtm_thread *tx;
156   abi_dispatch *disp;
157   uint32_t ret;
158
159   // ??? pr_undoLogCode is not properly defined in the ABI. Are barriers
160   // omitted because they are not necessary (e.g., a transaction on thread-
161   // local data) or because the compiler thinks that some kind of global
162   // synchronization might perform better?
163   if (unlikely(prop & pr_undoLogCode))
164     GTM_fatal("pr_undoLogCode not supported");
165
166   tx = gtm_thr();
167   if (unlikely(tx == NULL))
168     {
169       // Create the thread object. The constructor will also set up automatic
170       // deletion on thread termination.
171       tx = new gtm_thread();
172       set_gtm_thr(tx);
173     }
174
175   if (tx->nesting > 0)
176     {
177       // This is a nested transaction.
178       // Check prop compatibility:
179       // The ABI requires pr_hasNoFloatUpdate, pr_hasNoVectorUpdate,
180       // pr_hasNoIrrevocable, pr_aWBarriersOmitted, pr_RaRBarriersOmitted, and
181       // pr_hasNoSimpleReads to hold for the full dynamic scope of a
182       // transaction. We could check that these are set for the nested
183       // transaction if they are also set for the parent transaction, but the
184       // ABI does not require these flags to be set if they could be set,
185       // so the check could be too strict.
186       // ??? For pr_readOnly, lexical or dynamic scope is unspecified.
187
188       if (prop & pr_hasNoAbort)
189         {
190           // We can use flat nesting, so elide this transaction.
191           if (!(prop & pr_instrumentedCode))
192             {
193               if (!(tx->state & STATE_SERIAL) ||
194                   !(tx->state & STATE_IRREVOCABLE))
195                 tx->serialirr_mode();
196             }
197           // Increment nesting level after checking that we have a method that
198           // allows us to continue.
199           tx->nesting++;
200           return choose_code_path(prop, abi_disp());
201         }
202
203       // The transaction might abort, so use closed nesting if possible.
204       // pr_hasNoAbort has lexical scope, so the compiler should really have
205       // generated an instrumented code path.
206       assert(prop & pr_instrumentedCode);
207
208       // Create a checkpoint of the current transaction.
209       gtm_transaction_cp *cp = tx->parent_txns.push();
210       cp->save(tx);
211       new (&tx->alloc_actions) aa_tree<uintptr_t, gtm_alloc_action>();
212
213       // Check whether the current method actually supports closed nesting.
214       // If we can switch to another one, do so.
215       // If not, we assume that actual aborts are infrequent, and rather
216       // restart in _ITM_abortTransaction when we really have to.
217       disp = abi_disp();
218       if (!disp->closed_nesting())
219         {
220           // ??? Should we elide the transaction if there is no alternative
221           // method that supports closed nesting? If we do, we need to set
222           // some flag to prevent _ITM_abortTransaction from aborting the
223           // wrong transaction (i.e., some parent transaction).
224           abi_dispatch *cn_disp = disp->closed_nesting_alternative();
225           if (cn_disp)
226             {
227               disp = cn_disp;
228               set_abi_disp(disp);
229             }
230         }
231     }
232   else
233     {
234       // Outermost transaction
235       disp = tx->decide_begin_dispatch (prop);
236       set_abi_disp (disp);
237     }
238
239   // Initialization that is common for outermost and nested transactions.
240   tx->prop = prop;
241   tx->nesting++;
242
243   tx->jb = *jb;
244
245   // As long as we have not exhausted a previously allocated block of TIDs,
246   // we can avoid an atomic operation on a shared cacheline.
247   if (tx->local_tid & (tid_block_size - 1))
248     tx->id = tx->local_tid++;
249   else
250     {
251 #ifdef HAVE_64BIT_SYNC_BUILTINS
252       // We don't really care which block of TIDs we get but only that we
253       // acquire one atomically; therefore, relaxed memory order is
254       // sufficient.
255       tx->id = global_tid.fetch_add(tid_block_size, memory_order_relaxed);
256       tx->local_tid = tx->id + 1;
257 #else
258       pthread_mutex_lock (&global_tid_lock);
259       global_tid += tid_block_size;
260       tx->id = global_tid;
261       tx->local_tid = tx->id + 1;
262       pthread_mutex_unlock (&global_tid_lock);
263 #endif
264     }
265
266   // Run dispatch-specific restart code. Retry until we succeed.
267   GTM::gtm_restart_reason rr;
268   while ((rr = disp->begin_or_restart()) != NO_RESTART)
269     {
270       tx->decide_retry_strategy(rr);
271       disp = abi_disp();
272     }
273
274   // Determine the code path to run. Only irrevocable transactions cannot be
275   // restarted, so all other transactions need to save live variables.
276   ret = choose_code_path(prop, disp);
277   if (!(tx->state & STATE_IRREVOCABLE))
278     ret |= a_saveLiveVariables;
279   return ret;
280 }
281
282
283 void
284 GTM::gtm_transaction_cp::save(gtm_thread* tx)
285 {
286   // Save everything that we might have to restore on restarts or aborts.
287   jb = tx->jb;
288   undolog_size = tx->undolog.size();
289   memcpy(&alloc_actions, &tx->alloc_actions, sizeof(alloc_actions));
290   user_actions_size = tx->user_actions.size();
291   id = tx->id;
292   prop = tx->prop;
293   cxa_catch_count = tx->cxa_catch_count;
294   cxa_unthrown = tx->cxa_unthrown;
295   disp = abi_disp();
296   nesting = tx->nesting;
297 }
298
299 void
300 GTM::gtm_transaction_cp::commit(gtm_thread* tx)
301 {
302   // Restore state that is not persistent across commits. Exception handling,
303   // information, nesting level, and any logs do not need to be restored on
304   // commits of nested transactions. Allocation actions must be committed
305   // before committing the snapshot.
306   tx->jb = jb;
307   memcpy(&tx->alloc_actions, &alloc_actions, sizeof(alloc_actions));
308   tx->id = id;
309   tx->prop = prop;
310 }
311
312
313 void
314 GTM::gtm_thread::rollback (gtm_transaction_cp *cp, bool aborting)
315 {
316   // The undo log is special in that it used for both thread-local and shared
317   // data. Because of the latter, we have to roll it back before any
318   // dispatch-specific rollback (which handles synchronization with other
319   // transactions).
320   undolog.rollback (this, cp ? cp->undolog_size : 0);
321
322   // Perform dispatch-specific rollback.
323   abi_disp()->rollback (cp);
324
325   // Roll back all actions that are supposed to happen around the transaction.
326   rollback_user_actions (cp ? cp->user_actions_size : 0);
327   commit_allocations (true, (cp ? &cp->alloc_actions : 0));
328   revert_cpp_exceptions (cp);
329
330   if (cp)
331     {
332       // We do not yet handle restarts of nested transactions. To do that, we
333       // would have to restore some state (jb, id, prop, nesting) not to the
334       // checkpoint but to the transaction that was started from this
335       // checkpoint (e.g., nesting = cp->nesting + 1);
336       assert(aborting);
337       // Roll back the rest of the state to the checkpoint.
338       jb = cp->jb;
339       id = cp->id;
340       prop = cp->prop;
341       if (cp->disp != abi_disp())
342         set_abi_disp(cp->disp);
343       memcpy(&alloc_actions, &cp->alloc_actions, sizeof(alloc_actions));
344       nesting = cp->nesting;
345     }
346   else
347     {
348       // Roll back to the outermost transaction.
349       // Restore the jump buffer and transaction properties, which we will
350       // need for the longjmp used to restart or abort the transaction.
351       if (parent_txns.size() > 0)
352         {
353           jb = parent_txns[0].jb;
354           id = parent_txns[0].id;
355           prop = parent_txns[0].prop;
356         }
357       // Reset the transaction. Do not reset this->state, which is handled by
358       // the callers. Note that if we are not aborting, we reset the
359       // transaction to the point after having executed begin_transaction
360       // (we will return from it), so the nesting level must be one, not zero.
361       nesting = (aborting ? 0 : 1);
362       parent_txns.clear();
363     }
364
365   if (this->eh_in_flight)
366     {
367       _Unwind_DeleteException ((_Unwind_Exception *) this->eh_in_flight);
368       this->eh_in_flight = NULL;
369     }
370 }
371
372 void ITM_REGPARM
373 _ITM_abortTransaction (_ITM_abortReason reason)
374 {
375   gtm_thread *tx = gtm_thr();
376
377   assert (reason == userAbort || reason == (userAbort | outerAbort));
378   assert ((tx->prop & pr_hasNoAbort) == 0);
379
380   if (tx->state & gtm_thread::STATE_IRREVOCABLE)
381     abort ();
382
383   // Roll back to innermost transaction.
384   if (tx->parent_txns.size() > 0 && !(reason & outerAbort))
385     {
386       // If the current method does not support closed nesting but we are
387       // nested and must only roll back the innermost transaction, then
388       // restart with a method that supports closed nesting.
389       abi_dispatch *disp = abi_disp();
390       if (!disp->closed_nesting())
391         tx->restart(RESTART_CLOSED_NESTING);
392
393       // The innermost transaction is a closed nested transaction.
394       gtm_transaction_cp *cp = tx->parent_txns.pop();
395       uint32_t longjmp_prop = tx->prop;
396       gtm_jmpbuf longjmp_jb = tx->jb;
397
398       tx->rollback (cp, true);
399
400       // Jump to nested transaction (use the saved jump buffer).
401       GTM_longjmp (a_abortTransaction | a_restoreLiveVariables,
402                    &longjmp_jb, longjmp_prop);
403     }
404   else
405     {
406       // There is no nested transaction or an abort of the outermost
407       // transaction was requested, so roll back to the outermost transaction.
408       tx->rollback (0, true);
409
410       // Aborting an outermost transaction finishes execution of the whole
411       // transaction. Therefore, reset transaction state.
412       if (tx->state & gtm_thread::STATE_SERIAL)
413         gtm_thread::serial_lock.write_unlock ();
414       else
415         gtm_thread::serial_lock.read_unlock (tx);
416       tx->state = 0;
417
418       GTM_longjmp (a_abortTransaction | a_restoreLiveVariables,
419                    &tx->jb, tx->prop);
420     }
421 }
422
423 bool
424 GTM::gtm_thread::trycommit ()
425 {
426   nesting--;
427
428   // Skip any real commit for elided transactions.
429   if (nesting > 0 && (parent_txns.size() == 0 ||
430       nesting > parent_txns[parent_txns.size() - 1].nesting))
431     return true;
432
433   if (nesting > 0)
434     {
435       // Commit of a closed-nested transaction. Remove one checkpoint and add
436       // any effects of this transaction to the parent transaction.
437       gtm_transaction_cp *cp = parent_txns.pop();
438       commit_allocations(false, &cp->alloc_actions);
439       cp->commit(this);
440       return true;
441     }
442
443   // Commit of an outermost transaction.
444   gtm_word priv_time = 0;
445   if (abi_disp()->trycommit (priv_time))
446     {
447       // The transaction is now inactive. Everything that we still have to do
448       // will not synchronize with other transactions anymore.
449       if (state & gtm_thread::STATE_SERIAL)
450         {
451           gtm_thread::serial_lock.write_unlock ();
452           // There are no other active transactions, so there's no need to
453           // enforce privatization safety.
454           priv_time = 0;
455         }
456       else
457         gtm_thread::serial_lock.read_unlock (this);
458       state = 0;
459
460       // We can commit the undo log after dispatch-specific commit and after
461       // making the transaction inactive because we only have to reset
462       // gtm_thread state.
463       undolog.commit ();
464       // Reset further transaction state.
465       cxa_catch_count = 0;
466       cxa_unthrown = NULL;
467       restart_total = 0;
468
469       // Ensure privatization safety, if necessary.
470       if (priv_time)
471         {
472           // There must be a seq_cst fence between the following loads of the
473           // other transactions' shared_state and the dispatch-specific stores
474           // that signal updates by this transaction (e.g., lock
475           // acquisitions).  This ensures that if we read prior to other
476           // reader transactions setting their shared_state to 0, then those
477           // readers will observe our updates.  We can reuse the seq_cst fence
478           // in serial_lock.read_unlock() however, so we don't need another
479           // one here.
480           // TODO Don't just spin but also block using cond vars / futexes
481           // here. Should probably be integrated with the serial lock code.
482           for (gtm_thread *it = gtm_thread::list_of_threads; it != 0;
483               it = it->next_thread)
484             {
485               if (it == this) continue;
486               // We need to load other threads' shared_state using acquire
487               // semantics (matching the release semantics of the respective
488               // updates).  This is necessary to ensure that the other
489               // threads' memory accesses happen before our actions that
490               // assume privatization safety.
491               // TODO Are there any platform-specific optimizations (e.g.,
492               // merging barriers)?
493               while (it->shared_state.load(memory_order_acquire) < priv_time)
494                 cpu_relax();
495             }
496         }
497
498       // After ensuring privatization safety, we execute potentially
499       // privatizing actions (e.g., calling free()). User actions are first.
500       commit_user_actions ();
501       commit_allocations (false, 0);
502
503       return true;
504     }
505   return false;
506 }
507
508 void ITM_NORETURN
509 GTM::gtm_thread::restart (gtm_restart_reason r, bool finish_serial_upgrade)
510 {
511   // Roll back to outermost transaction. Do not reset transaction state because
512   // we will continue executing this transaction.
513   rollback ();
514
515   // If we have to restart while an upgrade of the serial lock is happening,
516   // we need to finish this here, after rollback (to ensure privatization
517   // safety despite undo writes) and before deciding about the retry strategy
518   // (which could switch to/from serial mode).
519   if (finish_serial_upgrade)
520     gtm_thread::serial_lock.write_upgrade_finish(this);
521
522   decide_retry_strategy (r);
523
524   // Run dispatch-specific restart code. Retry until we succeed.
525   abi_dispatch* disp = abi_disp();
526   GTM::gtm_restart_reason rr;
527   while ((rr = disp->begin_or_restart()) != NO_RESTART)
528     {
529       decide_retry_strategy(rr);
530       disp = abi_disp();
531     }
532
533   GTM_longjmp (choose_code_path(prop, disp) | a_restoreLiveVariables,
534                &jb, prop);
535 }
536
537 void ITM_REGPARM
538 _ITM_commitTransaction(void)
539 {
540   gtm_thread *tx = gtm_thr();
541   if (!tx->trycommit ())
542     tx->restart (RESTART_VALIDATE_COMMIT);
543 }
544
545 void ITM_REGPARM
546 _ITM_commitTransactionEH(void *exc_ptr)
547 {
548   gtm_thread *tx = gtm_thr();
549   if (!tx->trycommit ())
550     {
551       tx->eh_in_flight = exc_ptr;
552       tx->restart (RESTART_VALIDATE_COMMIT);
553     }
554 }