OSDN Git Service

Clear hardware capabilities on libitm.so with Sun ld
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / libitm / method-gl.cc
1 /* Copyright (C) 2011, 2012 Free Software Foundation, Inc.
2    Contributed by Torvald Riegel <triegel@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
27 using namespace GTM;
28
29 namespace {
30
31 // This group consists of all TM methods that synchronize via just a single
32 // global lock (or ownership record).
33 struct gl_mg : public method_group
34 {
35   static const gtm_word LOCK_BIT = (~(gtm_word)0 >> 1) + 1;
36   // We can't use the full bitrange because ~0 in gtm_thread::shared_state has
37   // special meaning.
38   static const gtm_word VERSION_MAX = (~(gtm_word)0 >> 1) - 1;
39   static bool is_locked(gtm_word l) { return l & LOCK_BIT; }
40   static gtm_word set_locked(gtm_word l) { return l | LOCK_BIT; }
41   static gtm_word clear_locked(gtm_word l) { return l & ~LOCK_BIT; }
42
43   // The global ownership record.
44   atomic<gtm_word> orec;
45
46   virtual void init()
47   {
48     // This store is only executed while holding the serial lock, so relaxed
49     // memory order is sufficient here.
50     orec.store(0, memory_order_relaxed);
51   }
52   virtual void fini() { }
53 };
54
55 // TODO cacheline padding
56 static gl_mg o_gl_mg;
57
58
59 // The global lock, write-through TM method.
60 // Acquires the orec eagerly before the first write, and then writes through.
61 // Reads abort if the global orec's version number changed or if it is locked.
62 // Currently, writes require undo-logging to prevent deadlock between the
63 // serial lock and the global orec (writer txn acquires orec, reader txn
64 // upgrades to serial and waits for all other txns, writer tries to upgrade to
65 // serial too but cannot, writer cannot abort either, deadlock). We could
66 // avoid this if the serial lock would allow us to prevent other threads from
67 // going to serial mode, but this probably is too much additional complexity
68 // just to optimize this TM method.
69 // gtm_thread::shared_state is used to store a transaction's current
70 // snapshot time (or commit time). The serial lock uses ~0 for inactive
71 // transactions and 0 for active ones. Thus, we always have a meaningful
72 // timestamp in shared_state that can be used to implement quiescence-based
73 // privatization safety. This even holds if a writing transaction has the
74 // lock bit set in its shared_state because this is fine for both the serial
75 // lock (the value will be smaller than ~0) and privatization safety (we
76 // validate that no other update transaction comitted before we acquired the
77 // orec, so we have the most recent timestamp and no other transaction can
78 // commit until we have committed).
79 // However, we therefore cannot use this method for a serial transaction
80 // (because shared_state needs to remain at ~0) and we have to be careful
81 // when switching to serial mode (see the special handling in trycommit() and
82 // rollback()).
83 // ??? This sharing adds some complexity wrt. serial mode. Just use a separate
84 // state variable?
85 class gl_wt_dispatch : public abi_dispatch
86 {
87 protected:
88   static void pre_write(const void *addr, size_t len)
89   {
90     gtm_thread *tx = gtm_thr();
91     gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_relaxed);
92     if (unlikely(!gl_mg::is_locked(v)))
93       {
94         // Check for and handle version number overflow.
95         if (unlikely(v >= gl_mg::VERSION_MAX))
96           tx->restart(RESTART_INIT_METHOD_GROUP);
97
98         // This validates that we have a consistent snapshot, which is also
99         // for making privatization safety work (see the class' comments).
100         // Note that this check here will be performed by the subsequent CAS
101         // again, so relaxed memory order is fine.
102         gtm_word now = o_gl_mg.orec.load(memory_order_relaxed);
103         if (now != v)
104           tx->restart(RESTART_VALIDATE_WRITE);
105
106         // CAS global orec from our snapshot time to the locked state.
107         // We need acq_rel memory order here to synchronize with other loads
108         // and modifications of orec.
109         if (!o_gl_mg.orec.compare_exchange_strong (now, gl_mg::set_locked(now),
110                                                    memory_order_acq_rel))
111           tx->restart(RESTART_LOCKED_WRITE);
112
113         // We use an explicit fence here to avoid having to use release
114         // memory order for all subsequent data stores.  This fence will
115         // synchronize with loads of the data with acquire memory order.  See
116         // validate() for why this is necessary.
117         atomic_thread_fence(memory_order_release);
118
119         // Set shared_state to new value.
120         tx->shared_state.store(gl_mg::set_locked(now), memory_order_release);
121       }
122
123     tx->undolog.log(addr, len);
124   }
125
126   static void validate()
127   {
128     // Check that snapshot is consistent.  We expect the previous data load to
129     // have acquire memory order, or be atomic and followed by an acquire
130     // fence.
131     // As a result, the data load will synchronize with the release fence
132     // issued by the transactions whose data updates the data load has read
133     // from.  This forces the orec load to read from a visible sequence of side
134     // effects that starts with the other updating transaction's store that
135     // acquired the orec and set it to locked.
136     // We therefore either read a value with the locked bit set (and restart)
137     // or read an orec value that was written after the data had been written.
138     // Either will allow us to detect inconsistent reads because it will have
139     // a higher/different value.
140     gtm_thread *tx = gtm_thr();
141     gtm_word l = o_gl_mg.orec.load(memory_order_relaxed);
142     if (l != tx->shared_state.load(memory_order_relaxed))
143       tx->restart(RESTART_VALIDATE_READ);
144   }
145
146   template <typename V> static V load(const V* addr, ls_modifier mod)
147   {
148     // Read-for-write should be unlikely, but we need to handle it or will
149     // break later WaW optimizations.
150     if (unlikely(mod == RfW))
151       {
152         pre_write(addr, sizeof(V));
153         return *addr;
154       }
155     if (unlikely(mod == RaW))
156       return *addr;
157
158     // We do not have acquired the orec, so we need to load a value and then
159     // validate that this was consistent.
160     // This needs to have acquire memory order (see validate()).
161     // Alternatively, we can put an acquire fence after the data load but this
162     // is probably less efficient.
163     // FIXME We would need an atomic load with acquire memory order here but
164     // we can't just forge an atomic load for nonatomic data because this
165     // might not work on all implementations of atomics.  However, we need
166     // the acquire memory order and we can only establish this if we link
167     // it to the matching release using a reads-from relation between atomic
168     // loads.  Also, the compiler is allowed to optimize nonatomic accesses
169     // differently than atomic accesses (e.g., if the load would be moved to
170     // after the fence, we potentially don't synchronize properly anymore).
171     // Instead of the following, just use an ordinary load followed by an
172     // acquire fence, and hope that this is good enough for now:
173     // V v = atomic_load_explicit((atomic<V>*)addr, memory_order_acquire);
174     V v = *addr;
175     atomic_thread_fence(memory_order_acquire);
176     validate();
177     return v;
178   }
179
180   template <typename V> static void store(V* addr, const V value,
181       ls_modifier mod)
182   {
183     if (likely(mod != WaW))
184       pre_write(addr, sizeof(V));
185     // FIXME We would need an atomic store here but we can't just forge an
186     // atomic load for nonatomic data because this might not work on all
187     // implementations of atomics.  However, we need this store to link the
188     // release fence in pre_write() to the acquire operation in load, which
189     // is only guaranteed if we have a reads-from relation between atomic
190     // accesses.  Also, the compiler is allowed to optimize nonatomic accesses
191     // differently than atomic accesses (e.g., if the store would be moved
192     // to before the release fence in pre_write(), things could go wrong).
193     // atomic_store_explicit((atomic<V>*)addr, value, memory_order_relaxed);
194     *addr = value;
195   }
196
197 public:
198   static void memtransfer_static(void *dst, const void* src, size_t size,
199       bool may_overlap, ls_modifier dst_mod, ls_modifier src_mod)
200   {
201     if ((dst_mod != WaW && src_mod != RaW)
202         && (dst_mod != NONTXNAL || src_mod == RfW))
203       pre_write(dst, size);
204
205     // FIXME We should use atomics here (see store()).  Let's just hope that
206     // memcpy/memmove are good enough.
207     if (!may_overlap)
208       ::memcpy(dst, src, size);
209     else
210       ::memmove(dst, src, size);
211
212     if (src_mod != RfW && src_mod != RaW && src_mod != NONTXNAL
213         && dst_mod != WaW)
214       validate();
215   }
216
217   static void memset_static(void *dst, int c, size_t size, ls_modifier mod)
218   {
219     if (mod != WaW)
220       pre_write(dst, size);
221     // FIXME We should use atomics here (see store()).  Let's just hope that
222     // memset is good enough.
223     ::memset(dst, c, size);
224   }
225
226   virtual gtm_restart_reason begin_or_restart()
227   {
228     // We don't need to do anything for nested transactions.
229     gtm_thread *tx = gtm_thr();
230     if (tx->parent_txns.size() > 0)
231       return NO_RESTART;
232
233     // Spin until global orec is not locked.
234     // TODO This is not necessary if there are no pure loads (check txn props).
235     unsigned i = 0;
236     gtm_word v;
237     while (1)
238       {
239         // We need acquire memory order here so that this load will
240         // synchronize with the store that releases the orec in trycommit().
241         // In turn, this makes sure that subsequent data loads will read from
242         // a visible sequence of side effects that starts with the most recent
243         // store to the data right before the release of the orec.
244         v = o_gl_mg.orec.load(memory_order_acquire);
245         if (!gl_mg::is_locked(v))
246           break;
247         // TODO need method-specific max spin count
248         if (++i > gtm_spin_count_var)
249           return RESTART_VALIDATE_READ;
250         cpu_relax();
251       }
252
253     // Everything is okay, we have a snapshot time.
254     // We don't need to enforce any ordering for the following store. There
255     // are no earlier data loads in this transaction, so the store cannot
256     // become visible before those (which could lead to the violation of
257     // privatization safety). The store can become visible after later loads
258     // but this does not matter because the previous value will have been
259     // smaller or equal (the serial lock will set shared_state to zero when
260     // marking the transaction as active, and restarts enforce immediate
261     // visibility of a smaller or equal value with a barrier (see
262     // rollback()).
263     tx->shared_state.store(v, memory_order_relaxed);
264     return NO_RESTART;
265   }
266
267   virtual bool trycommit(gtm_word& priv_time)
268   {
269     gtm_thread* tx = gtm_thr();
270     gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_relaxed);
271
272     // Special case: If shared_state is ~0, then we have acquired the
273     // serial lock (tx->state is not updated yet). In this case, the previous
274     // value isn't available anymore, so grab it from the global lock, which
275     // must have a meaningful value because no other transactions are active
276     // anymore. In particular, if it is locked, then we are an update
277     // transaction, which is all we care about for commit.
278     if (v == ~(typeof v)0)
279       v = o_gl_mg.orec.load(memory_order_relaxed);
280
281     // Release the orec but do not reset shared_state, which will be modified
282     // by the serial lock right after our commit anyway. Also, resetting
283     // shared state here would interfere with the serial lock's use of this
284     // location.
285     if (gl_mg::is_locked(v))
286       {
287         // Release the global orec, increasing its version number / timestamp.
288         // See begin_or_restart() for why we need release memory order here.
289         v = gl_mg::clear_locked(v) + 1;
290         o_gl_mg.orec.store(v, memory_order_release);
291
292         // Need to ensure privatization safety. Every other transaction must
293         // have a snapshot time that is at least as high as our commit time
294         // (i.e., our commit must be visible to them).
295         priv_time = v;
296       }
297     return true;
298   }
299
300   virtual void rollback(gtm_transaction_cp *cp)
301   {
302     // We don't do anything for rollbacks of nested transactions.
303     if (cp != 0)
304       return;
305
306     gtm_thread *tx = gtm_thr();
307     gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_relaxed);
308     // Special case: If shared_state is ~0, then we have acquired the
309     // serial lock (tx->state is not updated yet). In this case, the previous
310     // value isn't available anymore, so grab it from the global lock, which
311     // must have a meaningful value because no other transactions are active
312     // anymore. In particular, if it is locked, then we are an update
313     // transaction, which is all we care about for rollback.
314     bool is_serial = v == ~(typeof v)0;
315     if (is_serial)
316       v = o_gl_mg.orec.load(memory_order_relaxed);
317
318     // Release lock and increment version number to prevent dirty reads.
319     // Also reset shared state here, so that begin_or_restart() can expect a
320     // value that is correct wrt. privatization safety.
321     if (gl_mg::is_locked(v))
322       {
323         // Release the global orec, increasing its version number / timestamp.
324         // See begin_or_restart() for why we need release memory order here.
325         v = gl_mg::clear_locked(v) + 1;
326         o_gl_mg.orec.store(v, memory_order_release);
327
328         // Also reset the timestamp published via shared_state.
329         // Special case: Only do this if we are not a serial transaction
330         // because otherwise, we would interfere with the serial lock.
331         if (!is_serial)
332           tx->shared_state.store(v, memory_order_release);
333
334         // We need a store-load barrier after this store to prevent it
335         // from becoming visible after later data loads because the
336         // previous value of shared_state has been higher than the actual
337         // snapshot time (the lock bit had been set), which could break
338         // privatization safety. We do not need a barrier before this
339         // store (see pre_write() for an explanation).
340         // ??? What is the precise reasoning in the C++11 model?
341         atomic_thread_fence(memory_order_seq_cst);
342       }
343
344   }
345
346   CREATE_DISPATCH_METHODS(virtual, )
347   CREATE_DISPATCH_METHODS_MEM()
348
349   gl_wt_dispatch() : abi_dispatch(false, true, false, false, &o_gl_mg)
350   { }
351 };
352
353 } // anon namespace
354
355 static const gl_wt_dispatch o_gl_wt_dispatch;
356
357 abi_dispatch *
358 GTM::dispatch_gl_wt ()
359 {
360   return const_cast<gl_wt_dispatch *>(&o_gl_wt_dispatch);
361 }