granicus.if.org Git - postgresql/blob - src/backend/storage/lmgr/s_lock.c

   1 /*-------------------------------------------------------------------------
   2  *
   3  * s_lock.c
   4  *         Hardware-dependent implementation of spinlocks.
   5  *
   6  *
   7  * Portions Copyright (c) 1996-2005, PostgreSQL Global Development Group
   8  * Portions Copyright (c) 1994, Regents of the University of California
   9  *
  10  *
  11  * IDENTIFICATION
  12  *        $PostgreSQL: pgsql/src/backend/storage/lmgr/s_lock.c,v 1.35 2004/12/31 22:01:05 pgsql Exp $
  13  *
  14  *-------------------------------------------------------------------------
  15  */
  16 #include "postgres.h"
  17
  18 #include <time.h>
  19 #include <unistd.h>
  20
  21 #include "storage/s_lock.h"
  22 #include "miscadmin.h"
  23
  24 /*
  25  * s_lock_stuck() - complain about a stuck spinlock
  26  */
  27 static void
  28 s_lock_stuck(volatile slock_t *lock, const char *file, int line)
  29 {
  30 #if defined(S_LOCK_TEST)
  31         fprintf(stderr,
  32                         "\nStuck spinlock (%p) detected at %s:%d.\n",
  33                         lock, file, line);
  34         exit(1);
  35 #else
  36         elog(PANIC, "stuck spinlock (%p) detected at %s:%d",
  37                  lock, file, line);
  38 #endif
  39 }
  40
  41
  42 /*
  43  * s_lock(lock) - platform-independent portion of waiting for a spinlock.
  44  */
  45 void
  46 s_lock(volatile slock_t *lock, const char *file, int line)
  47 {
  48         /*
  49          * We loop tightly for awhile, then delay using pg_usleep() and try
  50          * again. Preferably, "awhile" should be a small multiple of the
  51          * maximum time we expect a spinlock to be held.  100 iterations seems
  52          * about right.  In most multi-CPU scenarios, the spinlock is probably
  53          * held by a process on another CPU and will be released before we
  54          * finish 100 iterations.  However, on a uniprocessor, the tight loop
  55          * is just a waste of cycles, so don't iterate thousands of times.
  56          *
  57          * Once we do decide to block, we use randomly increasing pg_usleep()
  58          * delays. The first delay is 10 msec, then the delay randomly
  59          * increases to about one second, after which we reset to 10 msec and
  60          * start again.  The idea here is that in the presence of heavy
  61          * contention we need to increase the delay, else the spinlock holder
  62          * may never get to run and release the lock.  (Consider situation
  63          * where spinlock holder has been nice'd down in priority by the
  64          * scheduler --- it will not get scheduled until all would-be
  65          * acquirers are sleeping, so if we always use a 10-msec sleep, there
  66          * is a real possibility of starvation.)  But we can't just clamp the
  67          * delay to an upper bound, else it would take a long time to make a
  68          * reasonable number of tries.
  69          *
  70          * We time out and declare error after NUM_DELAYS delays (thus, exactly
  71          * that many tries).  With the given settings, this will usually take
  72          * 3 or so minutes.  It seems better to fix the total number of tries
  73          * (and thus the probability of unintended failure) than to fix the
  74          * total time spent.
  75          *
  76          * The pg_usleep() delays are measured in centiseconds (0.01 sec) because
  77          * 10 msec is a common resolution limit at the OS level.
  78          */
  79 #define SPINS_PER_DELAY         100
  80 #define NUM_DELAYS                      1000
  81 #define MIN_DELAY_CSEC          1
  82 #define MAX_DELAY_CSEC          100
  83
  84         int                     spins = 0;
  85         int                     delays = 0;
  86         int                     cur_delay = MIN_DELAY_CSEC;
  87
  88         while (TAS(lock))
  89         {
  90                 /* CPU-specific delay each time through the loop */
  91                 SPIN_DELAY();
  92
  93                 /* Block the process every SPINS_PER_DELAY tries */
  94                 if (++spins > SPINS_PER_DELAY)
  95                 {
  96                         if (++delays > NUM_DELAYS)
  97                                 s_lock_stuck(lock, file, line);
  98
  99                         pg_usleep(cur_delay * 10000L);
 100
 101 #if defined(S_LOCK_TEST)
 102                         fprintf(stdout, "*");
 103                         fflush(stdout);
 104 #endif
 105
 106                         /* increase delay by a random fraction between 1X and 2X */
 107                         cur_delay += (int) (cur_delay *
 108                           (((double) random()) / ((double) MAX_RANDOM_VALUE)) + 0.5);
 109                         /* wrap back to minimum delay when max is exceeded */
 110                         if (cur_delay > MAX_DELAY_CSEC)
 111                                 cur_delay = MIN_DELAY_CSEC;
 112
 113                         spins = 0;
 114                 }
 115         }
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Various TAS implementations that cannot live in s_lock.h as no inline
 120  * definition exists (yet).
 121  * In the future, get rid of tas.[cso] and fold it into this file.
 122  *
 123  * If you change something here, you will likely need to modify s_lock.h too,
 124  * because the definitions for these are split between this file and s_lock.h.
 125  */
 126
 127
 128 #ifdef HAVE_SPINLOCKS                   /* skip spinlocks if requested */
 129
 130
 131 #if defined(__GNUC__)
 132
 133 /*
 134  * All the gcc flavors that are not inlined
 135  */
 136
 137
 138 #if defined(__m68k__)
 139 /* really means: extern int tas(slock_t* **lock); */
 140 static void
 141 tas_dummy()
 142 {
 143         __asm__         __volatile__(
 144 #if defined(__NetBSD__) && defined(__ELF__)
 145 /* no underscore for label and % for registers */
 146                                                                                 "\
 147 .global         tas                             \n\
 148 tas:                                                    \n\
 149                         movel   %sp@(0x4),%a0   \n\
 150                         tas     %a0@            \n\
 151                         beq     _success        \n\
 152                         moveq   #-128,%d0       \n\
 153                         rts                             \n\
 154 _success:                                               \n\
 155                         moveq   #0,%d0          \n\
 156                         rts                             \n"
 157 #else
 158                                                                                 "\
 159 .global         _tas                            \n\
 160 _tas:                                                   \n\
 161                         movel   sp@(0x4),a0     \n\
 162                         tas     a0@                     \n\
 163                         beq     _success        \n\
 164                         moveq   #-128,d0        \n\
 165                         rts                                     \n\
 166 _success:                                               \n\
 167                         moveq   #0,d0           \n\
 168                         rts                                     \n"
 169 #endif   /* __NetBSD__ && __ELF__ */
 170 );
 171 }
 172 #endif   /* __m68k__ */
 173
 174
 175 #if defined(__mips__) && !defined(__sgi)
 176 static void
 177 tas_dummy()
 178 {
 179         __asm__         __volatile__(
 180                                                                                  "\
 181 .global tas                                             \n\
 182 tas:                                                    \n\
 183                         .frame  $sp, 0, $31     \n\
 184                         .set push               \n\
 185                         .set mips2              \n\
 186                         ll              $14, 0($4)      \n\
 187                         or              $15, $14, 1     \n\
 188                         sc              $15, 0($4)      \n\
 189                         .set pop                        \n\
 190                         beq             $15, 0, fail\n\
 191                         bne             $14, 0, fail\n\
 192                         li              $2, 0           \n\
 193                         .livereg 0x2000FF0E,0x00000FFF  \n\
 194                         j               $31                     \n\
 195 fail:                                                   \n\
 196                         li              $2, 1           \n\
 197                         j       $31                     \n\
 198 ");
 199 }
 200 #endif   /* __mips__ && !__sgi */
 201
 202
 203 #else                                                   /* not __GNUC__ */
 204
 205 /*
 206  * All non gcc
 207  */
 208
 209
 210 #if defined(sun3)
 211 static void
 212 tas_dummy()                                             /* really means: extern int tas(slock_t
 213                                                                  * *lock); */
 214 {
 215         asm("LLA0:");
 216         asm("   .data");
 217         asm("   .text");
 218         asm("|#PROC# 04");
 219         asm("   .globl  _tas");
 220         asm("_tas:");
 221         asm("|#PROLOGUE# 1");
 222         asm("   movel   sp@(0x4),a0");
 223         asm("   tas a0@");
 224         asm("   beq LLA1");
 225         asm("   moveq   #-128,d0");
 226         asm("   rts");
 227         asm("LLA1:");
 228         asm("   moveq   #0,d0");
 229         asm("   rts");
 230         asm("   .data");
 231 }
 232 #endif   /* sun3 */
 233
 234
 235 #if defined(__sparc__) || defined(__sparc)
 236 /*
 237  * sparc machines not using gcc
 238  */
 239 static void
 240 tas_dummy()                                             /* really means: extern int tas(slock_t
 241                                                                  * *lock); */
 242 {
 243
 244 #ifdef SUNOS4_CC
 245         asm(".seg \"data\"");
 246         asm(".seg \"text\"");
 247 #else
 248         asm(".section \"data\"");
 249         asm(".section \"text\"");
 250 #endif
 251
 252         asm("_tas:");
 253
 254         /*
 255          * Sparc atomic test and set (sparc calls it "atomic load-store")
 256          */
 257         asm("ldstub [%r8], %r8");
 258         asm("retl");
 259         asm("nop");
 260 }
 261 #endif   /* __sparc || __sparc__ */
 262 #endif   /* not __GNUC__ */
 263 #endif   /* HAVE_SPINLOCKS */
 264
 265
 266
 267 /*****************************************************************************/
 268 #if defined(S_LOCK_TEST)
 269
 270 /*
 271  * test program for verifying a port's spinlock support.
 272  */
 273
 274 struct test_lock_struct
 275 {
 276         char            pad1;
 277         slock_t         lock;
 278         char            pad2;
 279 };
 280
 281 volatile struct test_lock_struct test_lock;
 282
 283 int
 284 main()
 285 {
 286         srandom((unsigned int) time(NULL));
 287
 288         test_lock.pad1 = test_lock.pad2 = 0x44;
 289
 290         S_INIT_LOCK(&test_lock.lock);
 291
 292         if (test_lock.pad1 != 0x44 || test_lock.pad2 != 0x44)
 293         {
 294                 printf("S_LOCK_TEST: failed, declared datatype is wrong size\n");
 295                 return 1;
 296         }
 297
 298         if (!S_LOCK_FREE(&test_lock.lock))
 299         {
 300                 printf("S_LOCK_TEST: failed, lock not initialized\n");
 301                 return 1;
 302         }
 303
 304         S_LOCK(&test_lock.lock);
 305
 306         if (test_lock.pad1 != 0x44 || test_lock.pad2 != 0x44)
 307         {
 308                 printf("S_LOCK_TEST: failed, declared datatype is wrong size\n");
 309                 return 1;
 310         }
 311
 312         if (S_LOCK_FREE(&test_lock.lock))
 313         {
 314                 printf("S_LOCK_TEST: failed, lock not locked\n");
 315                 return 1;
 316         }
 317
 318         S_UNLOCK(&test_lock.lock);
 319
 320         if (test_lock.pad1 != 0x44 || test_lock.pad2 != 0x44)
 321         {
 322                 printf("S_LOCK_TEST: failed, declared datatype is wrong size\n");
 323                 return 1;
 324         }
 325
 326         if (!S_LOCK_FREE(&test_lock.lock))
 327         {
 328                 printf("S_LOCK_TEST: failed, lock not unlocked\n");
 329                 return 1;
 330         }
 331
 332         S_LOCK(&test_lock.lock);
 333
 334         if (test_lock.pad1 != 0x44 || test_lock.pad2 != 0x44)
 335         {
 336                 printf("S_LOCK_TEST: failed, declared datatype is wrong size\n");
 337                 return 1;
 338         }
 339
 340         if (S_LOCK_FREE(&test_lock.lock))
 341         {
 342                 printf("S_LOCK_TEST: failed, lock not re-locked\n");
 343                 return 1;
 344         }
 345
 346         printf("S_LOCK_TEST: this will print %d stars and then\n", NUM_DELAYS);
 347         printf("             exit with a 'stuck spinlock' message\n");
 348         printf("             if S_LOCK() and TAS() are working.\n");
 349         fflush(stdout);
 350
 351         s_lock(&test_lock.lock, __FILE__, __LINE__);
 352
 353         printf("S_LOCK_TEST: failed, lock not locked\n");
 354         return 1;
 355 }
 356
 357 #endif   /* S_LOCK_TEST */