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libitm: Fixed conversion to C++11 atomics.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / libitm / method-gl.cc
index 81045d3..e678da7 100644 (file)
@@ -45,11 +45,14 @@ struct gl_mg : public method_group
 
   virtual void init()
   {
+    // This store is only executed while holding the serial lock, so relaxed
+    // memory order is sufficient here.
     orec.store(0, memory_order_relaxed);
   }
   virtual void fini() { }
 };
 
+// TODO cacheline padding
 static gl_mg o_gl_mg;
 
 
@@ -85,23 +88,34 @@ protected:
   static void pre_write(const void *addr, size_t len)
   {
     gtm_thread *tx = gtm_thr();
-    gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_acquire);
+    gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_relaxed);
     if (unlikely(!gl_mg::is_locked(v)))
       {
        // Check for and handle version number overflow.
        if (unlikely(v >= gl_mg::VERSION_MAX))
          tx->restart(RESTART_INIT_METHOD_GROUP);
 
-       // CAS global orec from our snapshot time to the locked state.
        // This validates that we have a consistent snapshot, which is also
        // for making privatization safety work (see the class' comments).
+       // Note that this check here will be performed by the subsequent CAS
+       // again, so relaxed memory order is fine.
        gtm_word now = o_gl_mg.orec.load(memory_order_relaxed);
        if (now != v)
          tx->restart(RESTART_VALIDATE_WRITE);
+
+       // CAS global orec from our snapshot time to the locked state.
+       // We need acq_rel memory order here to synchronize with other loads
+       // and modifications of orec.
        if (!o_gl_mg.orec.compare_exchange_strong (now, gl_mg::set_locked(now),
-                                                  memory_order_acquire))
+                                                  memory_order_acq_rel))
          tx->restart(RESTART_LOCKED_WRITE);
 
+       // We use an explicit fence here to avoid having to use release
+       // memory order for all subsequent data stores.  This fence will
+       // synchronize with loads of the data with acquire memory order.  See
+       // validate() for why this is necessary.
+       atomic_thread_fence(memory_order_release);
+
        // Set shared_state to new value.
        tx->shared_state.store(gl_mg::set_locked(now), memory_order_release);
       }
@@ -112,11 +126,19 @@ protected:
 
   static void validate()
   {
-    // Check that snapshot is consistent. The barrier ensures that this
-    // happens after previous data loads.  Recall that load cannot itself
-    // have memory_order_release.
+    // Check that snapshot is consistent.  We expect the previous data load to
+    // have acquire memory order, or be atomic and followed by an acquire
+    // fence.
+    // As a result, the data load will synchronize with the release fence
+    // issued by the transactions whose data updates the data load has read
+    // from.  This forces the orec load to read from a visible sequence of side
+    // effects that starts with the other updating transaction's store that
+    // acquired the orec and set it to locked.
+    // We therefore either read a value with the locked bit set (and restart)
+    // or read an orec value that was written after the data had been written.
+    // Either will allow us to detect inconsistent reads because it will have
+    // a higher/different value.
     gtm_thread *tx = gtm_thr();
-    atomic_thread_fence(memory_order_release);
     gtm_word l = o_gl_mg.orec.load(memory_order_relaxed);
     if (l != tx->shared_state.load(memory_order_relaxed))
       tx->restart(RESTART_VALIDATE_READ);
@@ -131,9 +153,28 @@ protected:
        pre_write(addr, sizeof(V));
        return *addr;
       }
+    if (unlikely(mod == RaW))
+      return *addr;
+
+    // We do not have acquired the orec, so we need to load a value and then
+    // validate that this was consistent.
+    // This needs to have acquire memory order (see validate()).
+    // Alternatively, we can put an acquire fence after the data load but this
+    // is probably less efficient.
+    // FIXME We would need an atomic load with acquire memory order here but
+    // we can't just forge an atomic load for nonatomic data because this
+    // might not work on all implementations of atomics.  However, we need
+    // the acquire memory order and we can only establish this if we link
+    // it to the matching release using a reads-from relation between atomic
+    // loads.  Also, the compiler is allowed to optimize nonatomic accesses
+    // differently than atomic accesses (e.g., if the load would be moved to
+    // after the fence, we potentially don't synchronize properly anymore).
+    // Instead of the following, just use an ordinary load followed by an
+    // acquire fence, and hope that this is good enough for now:
+    // V v = atomic_load_explicit((atomic<V>*)addr, memory_order_acquire);
     V v = *addr;
-    if (likely(mod != RaW))
-      validate();
+    atomic_thread_fence(memory_order_acquire);
+    validate();
     return v;
   }
 
@@ -142,6 +183,15 @@ protected:
   {
     if (unlikely(mod != WaW))
       pre_write(addr, sizeof(V));
+    // FIXME We would need an atomic store here but we can't just forge an
+    // atomic load for nonatomic data because this might not work on all
+    // implementations of atomics.  However, we need this store to link the
+    // release fence in pre_write() to the acquire operation in load, which
+    // is only guaranteed if we have a reads-from relation between atomic
+    // accesses.  Also, the compiler is allowed to optimize nonatomic accesses
+    // differently than atomic accesses (e.g., if the store would be moved
+    // to before the release fence in pre_write(), things could go wrong).
+    // atomic_store_explicit((atomic<V>*)addr, value, memory_order_relaxed);
     *addr = value;
   }
 
@@ -153,6 +203,8 @@ public:
        && (dst_mod != NONTXNAL || src_mod == RfW))
       pre_write(dst, size);
 
+    // FIXME We should use atomics here (see store()).  Let's just hope that
+    // memcpy/memmove are good enough.
     if (!may_overlap)
       ::memcpy(dst, src, size);
     else
@@ -167,6 +219,8 @@ public:
   {
     if (mod != WaW)
       pre_write(dst, size);
+    // FIXME We should use atomics here (see store()).  Let's just hope that
+    // memset is good enough.
     ::memset(dst, c, size);
   }
 
@@ -183,6 +237,11 @@ public:
     gtm_word v;
     while (1)
       {
+        // We need acquire memory order here so that this load will
+        // synchronize with the store that releases the orec in trycommit().
+        // In turn, this makes sure that subsequent data loads will read from
+        // a visible sequence of side effects that starts with the most recent
+        // store to the data right before the release of the orec.
         v = o_gl_mg.orec.load(memory_order_acquire);
         if (!gl_mg::is_locked(v))
          break;
@@ -201,7 +260,7 @@ public:
     // smaller or equal (the serial lock will set shared_state to zero when
     // marking the transaction as active, and restarts enforce immediate
     // visibility of a smaller or equal value with a barrier (see
-    // release_orec()).
+    // rollback()).
     tx->shared_state.store(v, memory_order_relaxed);
     return NO_RESTART;
   }
@@ -209,7 +268,7 @@ public:
   virtual bool trycommit(gtm_word& priv_time)
   {
     gtm_thread* tx = gtm_thr();
-    gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_acquire);
+    gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_relaxed);
 
     // Special case: If shared_state is ~0, then we have acquired the
     // serial lock (tx->state is not updated yet). In this case, the previous
@@ -227,6 +286,7 @@ public:
     if (gl_mg::is_locked(v))
       {
        // Release the global orec, increasing its version number / timestamp.
+        // See begin_or_restart() for why we need release memory order here.
        v = gl_mg::clear_locked(v) + 1;
        o_gl_mg.orec.store(v, memory_order_release);
 
@@ -245,7 +305,7 @@ public:
       return;
 
     gtm_thread *tx = gtm_thr();
-    gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_acquire);
+    gtm_word v = tx->shared_state.load(memory_order_relaxed);
     // Special case: If shared_state is ~0, then we have acquired the
     // serial lock (tx->state is not updated yet). In this case, the previous
     // value isn't available anymore, so grab it from the global lock, which
@@ -262,6 +322,7 @@ public:
     if (gl_mg::is_locked(v))
       {
        // Release the global orec, increasing its version number / timestamp.
+        // See begin_or_restart() for why we need release memory order here.
        v = gl_mg::clear_locked(v) + 1;
        o_gl_mg.orec.store(v, memory_order_release);
 
@@ -269,7 +330,7 @@ public:
        // Special case: Only do this if we are not a serial transaction
        // because otherwise, we would interfere with the serial lock.
        if (!is_serial)
-         tx->shared_state.store(v, memory_order_relaxed);
+         tx->shared_state.store(v, memory_order_release);
 
        // We need a store-load barrier after this store to prevent it
        // from becoming visible after later data loads because the
@@ -277,7 +338,8 @@ public:
        // snapshot time (the lock bit had been set), which could break
        // privatization safety. We do not need a barrier before this
        // store (see pre_write() for an explanation).
-       atomic_thread_fence(memory_order_acq_rel);
+       // ??? What is the precise reasoning in the C++11 model?
+       atomic_thread_fence(memory_order_seq_cst);
       }
 
   }