pd.if.org Git - nbds/blob - runtime/rcu.c

   1 /*
   2  * Written by Josh Dybnis and released to the public domain, as explained at
   3  * http://creativecommons.org/licenses/publicdomain
   4  *
   5  * safe memory reclemation using a simple technique from rcu
   6  */
   7 #include <string.h>
   8 #include "common.h"
   9 #include "lwt.h"
  10 #include "mem.h"
  11 #include "tls.h"
  12
  13 #define RCU_POST_THRESHOLD 10
  14 #define RCU_QUEUE_SCALE 20
  15
  16 typedef struct fifo {
  17     uint32_t head;
  18     uint32_t tail;
  19     uint32_t scale;
  20     void *x[0];
  21 } fifo_t;
  22
  23 static uint64_t rcu_[MAX_NUM_THREADS][MAX_NUM_THREADS] = {};
  24 static uint64_t rcu_last_posted_[MAX_NUM_THREADS][MAX_NUM_THREADS] = {};
  25 static fifo_t *pending_[MAX_NUM_THREADS] = {};
  26 static int num_threads_ = 0;
  27
  28 static fifo_t *fifo_alloc(int scale) {
  29     fifo_t *q = (fifo_t *)nbd_malloc(sizeof(fifo_t) + (1 << scale) * sizeof(void *));
  30     memset(q, 0, sizeof(fifo_t));
  31     q->scale = scale;
  32     q->head = 0;
  33     q->tail = 0;
  34     return q;
  35 }
  36
  37 static uint32_t fifo_index (fifo_t *q, uint32_t i) {
  38     return i & MASK(q->scale);
  39 }
  40
  41 static void fifo_enqueue (fifo_t *q, void *x) {
  42     assert(fifo_index(q, q->head + 1) != fifo_index(q, q->tail));
  43     uint32_t i = fifo_index(q, q->head++);
  44     q->x[i] = x;
  45 }
  46
  47 static void *fifo_dequeue (fifo_t *q) {
  48     uint32_t i = fifo_index(q, q->tail++);
  49     return q->x[i];
  50 }
  51
  52 void rcu_thread_init (int id) {
  53     assert(id < MAX_NUM_THREADS);
  54     if (pending_[id] == NULL) {
  55         pending_[id] = fifo_alloc(RCU_QUEUE_SCALE);
  56         SYNC_ADD(&num_threads_, 1);
  57     }
  58 }
  59
  60 static void rcu_post (uint64_t x) {
  61     LOCALIZE_THREAD_LOCAL(tid_, int);
  62     if (x - rcu_last_posted_[tid_][tid_] < RCU_POST_THRESHOLD)
  63         return;
  64
  65     int next_thread_id = (tid_ + 1) % num_threads_;
  66
  67     TRACE("r0", "rcu_post: %llu", x, 0);
  68     rcu_[next_thread_id][tid_] = rcu_last_posted_[tid_][tid_] = x;
  69 }
  70
  71 void rcu_update (void) {
  72     LOCALIZE_THREAD_LOCAL(tid_, int);
  73     assert(tid_ < num_threads_);
  74     int next_thread_id = (tid_ + 1) % num_threads_;
  75     int i;
  76     for (i = 0; i < num_threads_; ++i) {
  77         if (i == tid_)
  78             continue;
  79
  80         // No need to post an update if the value hasn't changed
  81         if (rcu_[tid_][i] == rcu_last_posted_[tid_][i])
  82             continue;
  83
  84         uint64_t x = rcu_[tid_][i];
  85         rcu_[next_thread_id][i] = rcu_last_posted_[tid_][i] = x;
  86     }
  87
  88     // free
  89     while (pending_[tid_]->tail != rcu_[tid_][tid_]) {
  90         nbd_free(fifo_dequeue(pending_[tid_]));
  91     }
  92 }
  93
  94 void nbd_defer_free (void *x) {
  95     LOCALIZE_THREAD_LOCAL(tid_, int);
  96     fifo_enqueue(pending_[tid_], x);
  97     TRACE("r0", "nbd_defer_free: put %p on queue at position %llu", x, pending_[tid_]->head);
  98     rcu_post(pending_[tid_]->head);
  99 }
 100
 101 #ifdef MAKE_rcu_test
 102 #include <errno.h>
 103 #include <stdio.h>
 104 #include "runtime.h"
 105
 106 #define NUM_ITERATIONS 10000000
 107
 108 typedef struct node {
 109     struct node *next;
 110 } node_t;
 111
 112 typedef struct lifo {
 113     node_t *head;
 114 } lifo_t;
 115
 116 static volatile int wait_;
 117 static lifo_t *stk_;
 118
 119 static lifo_t *lifo_alloc (void) {
 120     lifo_t *stk = (lifo_t *)nbd_malloc(sizeof(lifo_t));
 121     memset(stk, 0, sizeof(lifo_t));
 122     return stk;
 123 }
 124
 125 static void lifo_aba_push (lifo_t *stk, node_t *x) {
 126     node_t *head;
 127     do {
 128         head = ((volatile lifo_t *)stk)->head;
 129         ((volatile node_t *)x)->next = head;
 130     } while (__sync_val_compare_and_swap(&stk->head, head, x) != head);
 131 }
 132
 133 node_t *lifo_aba_pop (lifo_t *stk) {
 134     node_t *head;
 135     do {
 136         head = ((volatile lifo_t *)stk)->head;
 137         if (head == NULL)
 138             return NULL;
 139     } while (__sync_val_compare_and_swap(&stk->head, head, head->next) != head);
 140     head->next = NULL;
 141     return head;
 142 }
 143
 144 node_t *node_alloc (void) {
 145     node_t *node = (node_t *)nbd_malloc(sizeof(node_t));
 146     memset(node, 0, sizeof(node_t));
 147     return node;
 148 }
 149
 150 void *worker (void *arg) {
 151     int id = (int)(size_t)arg;
 152     unsigned int rand_seed = (unsigned int)id + 1;
 153
 154     // Wait for all the worker threads to be ready.
 155     __sync_fetch_and_add(&wait_, -1);
 156     do {} while (wait_);
 157
 158     int i;
 159     for (i = 0; i < NUM_ITERATIONS; ++ i) {
 160         int n = rand_r(&rand_seed);
 161         if (n & 0x1) {
 162             lifo_aba_push(stk_, node_alloc());
 163         } else {
 164             node_t *x = lifo_aba_pop(stk_);
 165             if (x) {
 166                 nbd_defer_free(x);
 167             }
 168         }
 169         rcu_update();
 170     }
 171
 172     return NULL;
 173 }
 174
 175 int main (int argc, char **argv) {
 176     nbd_init();
 177     //lwt_set_trace_level("m0r0");
 178
 179     int num_threads = 2;
 180     if (argc == 2)
 181     {
 182         errno = 0;
 183         num_threads = strtol(argv[1], NULL, 10);
 184         if (errno) {
 185             fprintf(stderr, "%s: Invalid argument for number of threads\n", argv[0]);
 186             return -1;
 187         }
 188         if (num_threads <= 0) {
 189             fprintf(stderr, "%s: Number of threads must be at least 1\n", argv[0]);
 190             return -1;
 191         }
 192     }
 193
 194     stk_ = lifo_alloc();
 195     wait_ = num_threads;
 196
 197     pthread_t thread[num_threads];
 198     for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {
 199         int rc = nbd_thread_create(thread + i, i, worker, (void *)(size_t)i);
 200         if (rc != 0) { perror("pthread_create"); return rc; }
 201     }
 202     for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {
 203         pthread_join(thread[i], NULL);
 204     }
 205
 206     return 0;
 207 }
 208 #endif//rcu_test