membarrier.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2010-2017 Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@efficios.com>
   4  *
   5  * membarrier system call
   6  */
   7
   8 /*
   9  * For documentation purposes, here are some membarrier ordering
  10  * scenarios to keep in mind:
  11  *
  12  * A) Userspace thread execution after IPI vs membarrier's memory
  13  *    barrier before sending the IPI
  14  *
  15  * Userspace variables:
  16  *
  17  * int x = 0, y = 0;
  18  *
  19  * The memory barrier at the start of membarrier() on CPU0 is necessary in
  20  * order to enforce the guarantee that any writes occurring on CPU0 before
  21  * the membarrier() is executed will be visible to any code executing on
  22  * CPU1 after the IPI-induced memory barrier:
  23  *
  24  *         CPU0                              CPU1
  25  *
  26  *         x = 1
  27  *         membarrier():
  28  *           a: smp_mb()
  29  *           b: send IPI                       IPI-induced mb
  30  *           c: smp_mb()
  31  *         r2 = y
  32  *                                           y = 1
  33  *                                           barrier()
  34  *                                           r1 = x
  35  *
  36  *                     BUG_ON(r1 == 0 && r2 == 0)
  37  *
  38  * The write to y and load from x by CPU1 are unordered by the hardware,
  39  * so it's possible to have "r1 = x" reordered before "y = 1" at any
  40  * point after (b).  If the memory barrier at (a) is omitted, then "x = 1"
  41  * can be reordered after (a) (although not after (c)), so we get r1 == 0
  42  * and r2 == 0.  This violates the guarantee that membarrier() is
  43  * supposed by provide.
  44  *
  45  * The timing of the memory barrier at (a) has to ensure that it executes
  46  * before the IPI-induced memory barrier on CPU1.
  47  *
  48  * B) Userspace thread execution before IPI vs membarrier's memory
  49  *    barrier after completing the IPI
  50  *
  51  * Userspace variables:
  52  *
  53  * int x = 0, y = 0;
  54  *
  55  * The memory barrier at the end of membarrier() on CPU0 is necessary in
  56  * order to enforce the guarantee that any writes occurring on CPU1 before
  57  * the membarrier() is executed will be visible to any code executing on
  58  * CPU0 after the membarrier():
  59  *
  60  *         CPU0                              CPU1
  61  *
  62  *                                           x = 1
  63  *                                           barrier()
  64  *                                           y = 1
  65  *         r2 = y
  66  *         membarrier():
  67  *           a: smp_mb()
  68  *           b: send IPI                       IPI-induced mb
  69  *           c: smp_mb()
  70  *         r1 = x
  71  *         BUG_ON(r1 == 0 && r2 == 1)
  72  *
  73  * The writes to x and y are unordered by the hardware, so it's possible to
  74  * have "r2 = 1" even though the write to x doesn't execute until (b).  If
  75  * the memory barrier at (c) is omitted then "r1 = x" can be reordered
  76  * before (b) (although not before (a)), so we get "r1 = 0".  This violates
  77  * the guarantee that membarrier() is supposed to provide.
  78  *
  79  * The timing of the memory barrier at (c) has to ensure that it executes
  80  * after the IPI-induced memory barrier on CPU1.
  81  *
  82  * C) Scheduling userspace thread -> kthread -> userspace thread vs membarrier
  83  *
  84  *           CPU0                            CPU1
  85  *
  86  *           membarrier():
  87  *           a: smp_mb()
  88  *                                           d: switch to kthread (includes mb)
  89  *           b: read rq->curr->mm == NULL
  90  *                                           e: switch to user (includes mb)
  91  *           c: smp_mb()
  92  *
  93  * Using the scenario from (A), we can show that (a) needs to be paired
  94  * with (e). Using the scenario from (B), we can show that (c) needs to
  95  * be paired with (d).
  96  *
  97  * D) exit_mm vs membarrier
  98  *
  99  * Two thread groups are created, A and B.  Thread group B is created by
 100  * issuing clone from group A with flag CLONE_VM set, but not CLONE_THREAD.
 101  * Let's assume we have a single thread within each thread group (Thread A
 102  * and Thread B).  Thread A runs on CPU0, Thread B runs on CPU1.
 103  *
 104  *           CPU0                            CPU1
 105  *
 106  *           membarrier():
 107  *             a: smp_mb()
 108  *                                           exit_mm():
 109  *                                             d: smp_mb()
 110  *                                             e: current->mm = NULL
 111  *             b: read rq->curr->mm == NULL
 112  *             c: smp_mb()
 113  *
 114  * Using scenario (B), we can show that (c) needs to be paired with (d).
 115  *
 116  * E) kthread_{use,unuse}_mm vs membarrier
 117  *
 118  *           CPU0                            CPU1
 119  *
 120  *           membarrier():
 121  *           a: smp_mb()
 122  *                                           kthread_unuse_mm()
 123  *                                             d: smp_mb()
 124  *                                             e: current->mm = NULL
 125  *           b: read rq->curr->mm == NULL
 126  *                                           kthread_use_mm()
 127  *                                             f: current->mm = mm
 128  *                                             g: smp_mb()
 129  *           c: smp_mb()
 130  *
 131  * Using the scenario from (A), we can show that (a) needs to be paired
 132  * with (g). Using the scenario from (B), we can show that (c) needs to
 133  * be paired with (d).
 134  */
 135
 136 /*
 137  * Bitmask made from a "or" of all commands within enum membarrier_cmd,
 138  * except MEMBARRIER_CMD_QUERY.
 139  */
 140 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE
 141 #define MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_BITMASK                  \
 142         (MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE                     \
 143         | MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE)
 144 #else
 145 #define MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_BITMASK  0
 146 #endif
 147
 148 #ifdef CONFIG_RSEQ
 149 #define MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_BITMASK               \
 150         (MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ                  \
 151         | MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ)
 152 #else
 153 #define MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_BITMASK       0
 154 #endif
 155
 156 #define MEMBARRIER_CMD_BITMASK                                          \
 157         (MEMBARRIER_CMD_GLOBAL | MEMBARRIER_CMD_GLOBAL_EXPEDITED        \
 158         | MEMBARRIER_CMD_REGISTER_GLOBAL_EXPEDITED                      \
 159         | MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED                              \
 160         | MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED                     \
 161         | MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_BITMASK                \
 162         | MEMBARRIER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_BITMASK                     \
 163         | MEMBARRIER_CMD_GET_REGISTRATIONS)
 164
 165 static DEFINE_MUTEX(membarrier_ipi_mutex);
 166 #define SERIALIZE_IPI() guard(mutex)(&membarrier_ipi_mutex)
 167
 168 static void ipi_mb(void *info)
 169 {
 170         smp_mb();       /* IPIs should be serializing but paranoid. */
 171 }
 172
 173 static void ipi_sync_core(void *info)
 174 {
 175         /*
 176          * The smp_mb() in membarrier after all the IPIs is supposed to
 177          * ensure that memory on remote CPUs that occur before the IPI
 178          * become visible to membarrier()'s caller -- see scenario B in
 179          * the big comment at the top of this file.
 180          *
 181          * A sync_core() would provide this guarantee, but
 182          * sync_core_before_usermode() might end up being deferred until
 183          * after membarrier()'s smp_mb().
 184          */
 185         smp_mb();       /* IPIs should be serializing but paranoid. */
 186
 187         sync_core_before_usermode();
 188 }
 189
 190 static void ipi_rseq(void *info)
 191 {
 192         /*
 193          * Ensure that all stores done by the calling thread are visible
 194          * to the current task before the current task resumes.  We could
 195          * probably optimize this away on most architectures, but by the
 196          * time we've already sent an IPI, the cost of the extra smp_mb()
 197          * is negligible.
 198          */
 199         smp_mb();
 200         rseq_preempt(current);
 201 }
 202
 203 static void ipi_sync_rq_state(void *info)
 204 {
 205         struct mm_struct *mm = (struct mm_struct *) info;
 206
 207         if (current->mm != mm)
 208                 return;
 209         this_cpu_write(runqueues.membarrier_state,
 210                        atomic_read(&mm->membarrier_state));
 211         /*
 212          * Issue a memory barrier after setting
 213          * MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED in the current runqueue to
 214          * guarantee that no memory access following registration is reordered
 215          * before registration.
 216          */
 217         smp_mb();
 218 }
 219
 220 void membarrier_exec_mmap(struct mm_struct *mm)
 221 {
 222         /*
 223          * Issue a memory barrier before clearing membarrier_state to
 224          * guarantee that no memory access prior to exec is reordered after
 225          * clearing this state.
 226          */
 227         smp_mb();
 228         atomic_set(&mm->membarrier_state, 0);
 229         /*
 230          * Keep the runqueue membarrier_state in sync with this mm
 231          * membarrier_state.
 232          */
 233         this_cpu_write(runqueues.membarrier_state, 0);
 234 }
 235
 236 void membarrier_update_current_mm(struct mm_struct *next_mm)
 237 {
 238         struct rq *rq = this_rq();
 239         int membarrier_state = 0;
 240
 241         if (next_mm)
 242                 membarrier_state = atomic_read(&next_mm->membarrier_state);
 243         if (READ_ONCE(rq->membarrier_state) == membarrier_state)
 244                 return;
 245         WRITE_ONCE(rq->membarrier_state, membarrier_state);
 246 }
 247
 248 static int membarrier_global_expedited(void)
 249 {
 250         int cpu;
 251         cpumask_var_t tmpmask;
 252
 253         if (num_online_cpus() == 1)
 254                 return 0;
 255
 256         /*
 257          * Matches memory barriers after rq->curr modification in
 258          * scheduler.
 259          */
 260         smp_mb();       /* system call entry is not a mb. */
 261
 262         if (!zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 263                 return -ENOMEM;
 264
 265         SERIALIZE_IPI();
 266         cpus_read_lock();
 267         rcu_read_lock();
 268         for_each_online_cpu(cpu) {
 269                 struct task_struct *p;
 270
 271                 /*
 272                  * Skipping the current CPU is OK even through we can be
 273                  * migrated at any point. The current CPU, at the point
 274                  * where we read raw_smp_processor_id(), is ensured to
 275                  * be in program order with respect to the caller
 276                  * thread. Therefore, we can skip this CPU from the
 277                  * iteration.
 278                  */
 279                 if (cpu == raw_smp_processor_id())
 280                         continue;
 281
 282                 if (!(READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->membarrier_state) &
 283                     MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED))
 284                         continue;
 285
 286                 /*
 287                  * Skip the CPU if it runs a kernel thread which is not using
 288                  * a task mm.
 289                  */
 290                 p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu)->curr);
 291                 if (!p->mm)
 292                         continue;
 293
 294                 __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 295         }
 296         rcu_read_unlock();
 297
 298         preempt_disable();
 299         smp_call_function_many(tmpmask, ipi_mb, NULL, 1);
 300         preempt_enable();
 301
 302         free_cpumask_var(tmpmask);
 303         cpus_read_unlock();
 304
 305         /*
 306          * Memory barrier on the caller thread _after_ we finished
 307          * waiting for the last IPI. Matches memory barriers before
 308          * rq->curr modification in scheduler.
 309          */
 310         smp_mb();       /* exit from system call is not a mb */
 311         return 0;
 312 }
 313
 314 static int membarrier_private_expedited(int flags, int cpu_id)
 315 {
 316         cpumask_var_t tmpmask;
 317         struct mm_struct *mm = current->mm;
 318         smp_call_func_t ipi_func = ipi_mb;
 319
 320         if (flags == MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 321                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE))
 322                         return -EINVAL;
 323                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 324                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY))
 325                         return -EPERM;
 326                 ipi_func = ipi_sync_core;
 327                 prepare_sync_core_cmd(mm);
 328         } else if (flags == MEMBARRIER_FLAG_RSEQ) {
 329                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_RSEQ))
 330                         return -EINVAL;
 331                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 332                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY))
 333                         return -EPERM;
 334                 ipi_func = ipi_rseq;
 335         } else {
 336                 WARN_ON_ONCE(flags);
 337                 if (!(atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 338                       MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY))
 339                         return -EPERM;
 340         }
 341
 342         if (flags != MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE &&
 343             (atomic_read(&mm->mm_users) == 1 || num_online_cpus() == 1))
 344                 return 0;
 345
 346         /*
 347          * Matches memory barriers after rq->curr modification in
 348          * scheduler.
 349          *
 350          * On RISC-V, this barrier pairing is also needed for the
 351          * SYNC_CORE command when switching between processes, cf.
 352          * the inline comments in membarrier_arch_switch_mm().
 353          */
 354         smp_mb();       /* system call entry is not a mb. */
 355
 356         if (cpu_id < 0 && !zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 357                 return -ENOMEM;
 358
 359         SERIALIZE_IPI();
 360         cpus_read_lock();
 361
 362         if (cpu_id >= 0) {
 363                 struct task_struct *p;
 364
 365                 if (cpu_id >= nr_cpu_ids || !cpu_online(cpu_id))
 366                         goto out;
 367                 rcu_read_lock();
 368                 p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu_id)->curr);
 369                 if (!p || p->mm != mm) {
 370                         rcu_read_unlock();
 371                         goto out;
 372                 }
 373                 rcu_read_unlock();
 374         } else {
 375                 int cpu;
 376
 377                 rcu_read_lock();
 378                 for_each_online_cpu(cpu) {
 379                         struct task_struct *p;
 380
 381                         p = rcu_dereference(cpu_rq(cpu)->curr);
 382                         if (p && p->mm == mm)
 383                                 __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 384                 }
 385                 rcu_read_unlock();
 386         }
 387
 388         if (cpu_id >= 0) {
 389                 /*
 390                  * smp_call_function_single() will call ipi_func() if cpu_id
 391                  * is the calling CPU.
 392                  */
 393                 smp_call_function_single(cpu_id, ipi_func, NULL, 1);
 394         } else {
 395                 /*
 396                  * For regular membarrier, we can save a few cycles by
 397                  * skipping the current cpu -- we're about to do smp_mb()
 398                  * below, and if we migrate to a different cpu, this cpu
 399                  * and the new cpu will execute a full barrier in the
 400                  * scheduler.
 401                  *
 402                  * For SYNC_CORE, we do need a barrier on the current cpu --
 403                  * otherwise, if we are migrated and replaced by a different
 404                  * task in the same mm just before, during, or after
 405                  * membarrier, we will end up with some thread in the mm
 406                  * running without a core sync.
 407                  *
 408                  * For RSEQ, don't rseq_preempt() the caller.  User code
 409                  * is not supposed to issue syscalls at all from inside an
 410                  * rseq critical section.
 411                  */
 412                 if (flags != MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 413                         preempt_disable();
 414                         smp_call_function_many(tmpmask, ipi_func, NULL, true);
 415                         preempt_enable();
 416                 } else {
 417                         on_each_cpu_mask(tmpmask, ipi_func, NULL, true);
 418                 }
 419         }
 420
 421 out:
 422         if (cpu_id < 0)
 423                 free_cpumask_var(tmpmask);
 424         cpus_read_unlock();
 425
 426         /*
 427          * Memory barrier on the caller thread _after_ we finished
 428          * waiting for the last IPI. Matches memory barriers before
 429          * rq->curr modification in scheduler.
 430          */
 431         smp_mb();       /* exit from system call is not a mb */
 432
 433         return 0;
 434 }
 435
 436 static int sync_runqueues_membarrier_state(struct mm_struct *mm)
 437 {
 438         int membarrier_state = atomic_read(&mm->membarrier_state);
 439         cpumask_var_t tmpmask;
 440         int cpu;
 441
 442         if (atomic_read(&mm->mm_users) == 1 || num_online_cpus() == 1) {
 443                 this_cpu_write(runqueues.membarrier_state, membarrier_state);
 444
 445                 /*
 446                  * For single mm user, we can simply issue a memory barrier
 447                  * after setting MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED in the
 448                  * mm and in the current runqueue to guarantee that no memory
 449                  * access following registration is reordered before
 450                  * registration.
 451                  */
 452                 smp_mb();
 453                 return 0;
 454         }
 455
 456         if (!zalloc_cpumask_var(&tmpmask, GFP_KERNEL))
 457                 return -ENOMEM;
 458
 459         /*
 460          * For mm with multiple users, we need to ensure all future
 461          * scheduler executions will observe @mm's new membarrier
 462          * state.
 463          */
 464         synchronize_rcu();
 465
 466         /*
 467          * For each cpu runqueue, if the task's mm match @mm, ensure that all
 468          * @mm's membarrier state set bits are also set in the runqueue's
 469          * membarrier state. This ensures that a runqueue scheduling
 470          * between threads which are users of @mm has its membarrier state
 471          * updated.
 472          */
 473         SERIALIZE_IPI();
 474         cpus_read_lock();
 475         rcu_read_lock();
 476         for_each_online_cpu(cpu) {
 477                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
 478                 struct task_struct *p;
 479
 480                 p = rcu_dereference(rq->curr);
 481                 if (p && p->mm == mm)
 482                         __cpumask_set_cpu(cpu, tmpmask);
 483         }
 484         rcu_read_unlock();
 485
 486         on_each_cpu_mask(tmpmask, ipi_sync_rq_state, mm, true);
 487
 488         free_cpumask_var(tmpmask);
 489         cpus_read_unlock();
 490
 491         return 0;
 492 }
 493
 494 static int membarrier_register_global_expedited(void)
 495 {
 496         struct task_struct *p = current;
 497         struct mm_struct *mm = p->mm;
 498         int ret;
 499
 500         if (atomic_read(&mm->membarrier_state) &
 501             MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY)
 502                 return 0;
 503         atomic_or(MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED, &mm->membarrier_state);
 504         ret = sync_runqueues_membarrier_state(mm);
 505         if (ret)
 506                 return ret;
 507         atomic_or(MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY,
 508                   &mm->membarrier_state);
 509
 510         return 0;
 511 }
 512
 513 static int membarrier_register_private_expedited(int flags)
 514 {
 515         struct task_struct *p = current;
 516         struct mm_struct *mm = p->mm;
 517         int ready_state = MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY,
 518             set_state = MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED,
 519             ret;
 520
 521         if (flags == MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE) {
 522                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_HAS_MEMBARRIER_SYNC_CORE))
 523                         return -EINVAL;
 524                 ready_state =
 525                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY;
 526         } else if (flags == MEMBARRIER_FLAG_RSEQ) {
 527                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_RSEQ))
 528                         return -EINVAL;
 529                 ready_state =
 530                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY;
 531         } else {
 532                 WARN_ON_ONCE(flags);
 533         }
 534
 535         /*
 536          * We need to consider threads belonging to different thread
 537          * groups, which use the same mm. (CLONE_VM but not
 538          * CLONE_THREAD).
 539          */
 540         if ((atomic_read(&mm->membarrier_state) & ready_state) == ready_state)
 541                 return 0;
 542         if (flags & MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE)
 543                 set_state |= MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE;
 544         if (flags & MEMBARRIER_FLAG_RSEQ)
 545                 set_state |= MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ;
 546         atomic_or(set_state, &mm->membarrier_state);
 547         ret = sync_runqueues_membarrier_state(mm);
 548         if (ret)
 549                 return ret;
 550         atomic_or(ready_state, &mm->membarrier_state);
 551
 552         return 0;
 553 }
 554
 555 static int membarrier_get_registrations(void)
 556 {
 557         struct task_struct *p = current;
 558         struct mm_struct *mm = p->mm;
 559         int registrations_mask = 0, membarrier_state, i;
 560         static const int states[] = {
 561                 MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED |
 562                         MEMBARRIER_STATE_GLOBAL_EXPEDITED_READY,
 563                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED |
 564                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_READY,
 565                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE |
 566                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE_READY,
 567                 MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ |
 568                         MEMBARRIER_STATE_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ_READY
 569         };
 570         static const int registration_cmds[] = {
 571                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_GLOBAL_EXPEDITED,
 572                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED,
 573                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE,
 574                 MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ
 575         };
 576         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(states) != ARRAY_SIZE(registration_cmds));
 577
 578         membarrier_state = atomic_read(&mm->membarrier_state);
 579         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(states); ++i) {
 580                 if (membarrier_state & states[i]) {
 581                         registrations_mask |= registration_cmds[i];
 582                         membarrier_state &= ~states[i];
 583                 }
 584         }
 585         WARN_ON_ONCE(membarrier_state != 0);
 586         return registrations_mask;
 587 }
 588
 589 /**
 590  * sys_membarrier - issue memory barriers on a set of threads
 591  * @cmd:    Takes command values defined in enum membarrier_cmd.
 592  * @flags:  Currently needs to be 0 for all commands other than
 593  *          MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ: in the latter
 594  *          case it can be MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU, indicating that @cpu_id
 595  *          contains the CPU on which to interrupt (= restart)
 596  *          the RSEQ critical section.
 597  * @cpu_id: if @flags == MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU, indicates the cpu on which
 598  *          RSEQ CS should be interrupted (@cmd must be
 599  *          MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ).
 600  *
 601  * If this system call is not implemented, -ENOSYS is returned. If the
 602  * command specified does not exist, not available on the running
 603  * kernel, or if the command argument is invalid, this system call
 604  * returns -EINVAL. For a given command, with flags argument set to 0,
 605  * if this system call returns -ENOSYS or -EINVAL, it is guaranteed to
 606  * always return the same value until reboot. In addition, it can return
 607  * -ENOMEM if there is not enough memory available to perform the system
 608  * call.
 609  *
 610  * All memory accesses performed in program order from each targeted thread
 611  * is guaranteed to be ordered with respect to sys_membarrier(). If we use
 612  * the semantic "barrier()" to represent a compiler barrier forcing memory
 613  * accesses to be performed in program order across the barrier, and
 614  * smp_mb() to represent explicit memory barriers forcing full memory
 615  * ordering across the barrier, we have the following ordering table for
 616  * each pair of barrier(), sys_membarrier() and smp_mb():
 617  *
 618  * The pair ordering is detailed as (O: ordered, X: not ordered):
 619  *
 620  *                        barrier()   smp_mb() sys_membarrier()
 621  *        barrier()          X           X            O
 622  *        smp_mb()           X           O            O
 623  *        sys_membarrier()   O           O            O
 624  */
 625 SYSCALL_DEFINE3(membarrier, int, cmd, unsigned int, flags, int, cpu_id)
 626 {
 627         switch (cmd) {
 628         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 629                 if (unlikely(flags && flags != MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU))
 630                         return -EINVAL;
 631                 break;
 632         default:
 633                 if (unlikely(flags))
 634                         return -EINVAL;
 635         }
 636
 637         if (!(flags & MEMBARRIER_CMD_FLAG_CPU))
 638                 cpu_id = -1;
 639
 640         switch (cmd) {
 641         case MEMBARRIER_CMD_QUERY:
 642         {
 643                 int cmd_mask = MEMBARRIER_CMD_BITMASK;
 644
 645                 if (tick_nohz_full_enabled())
 646                         cmd_mask &= ~MEMBARRIER_CMD_GLOBAL;
 647                 return cmd_mask;
 648         }
 649         case MEMBARRIER_CMD_GLOBAL:
 650                 /* MEMBARRIER_CMD_GLOBAL is not compatible with nohz_full. */
 651                 if (tick_nohz_full_enabled())
 652                         return -EINVAL;
 653                 if (num_online_cpus() > 1)
 654                         synchronize_rcu();
 655                 return 0;
 656         case MEMBARRIER_CMD_GLOBAL_EXPEDITED:
 657                 return membarrier_global_expedited();
 658         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_GLOBAL_EXPEDITED:
 659                 return membarrier_register_global_expedited();
 660         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED:
 661                 return membarrier_private_expedited(0, cpu_id);
 662         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED:
 663                 return membarrier_register_private_expedited(0);
 664         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE:
 665                 return membarrier_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE, cpu_id);
 666         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_SYNC_CORE:
 667                 return membarrier_register_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_SYNC_CORE);
 668         case MEMBARRIER_CMD_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 669                 return membarrier_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_RSEQ, cpu_id);
 670         case MEMBARRIER_CMD_REGISTER_PRIVATE_EXPEDITED_RSEQ:
 671                 return membarrier_register_private_expedited(MEMBARRIER_FLAG_RSEQ);
 672         case MEMBARRIER_CMD_GET_REGISTRATIONS:
 673                 return membarrier_get_registrations();
 674         default:
 675                 return -EINVAL;
 676         }
 677 }