x86/atomic: Fix smp_mb__{before,after}_atomic()
authorPeter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Wed, 24 Apr 2019 11:38:23 +0000 (13:38 +0200)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Wed, 31 Jul 2019 05:28:26 +0000 (07:28 +0200)
[ Upstream commit 69d927bba39517d0980462efc051875b7f4db185 ]

Recent probing at the Linux Kernel Memory Model uncovered a
'surprise'. Strongly ordered architectures where the atomic RmW
primitive implies full memory ordering and
smp_mb__{before,after}_atomic() are a simple barrier() (such as x86)
fail for:

*x = 1;
atomic_inc(u);
smp_mb__after_atomic();
r0 = *y;

Because, while the atomic_inc() implies memory order, it
(surprisingly) does not provide a compiler barrier. This then allows
the compiler to re-order like so:

atomic_inc(u);
*x = 1;
smp_mb__after_atomic();
r0 = *y;

Which the CPU is then allowed to re-order (under TSO rules) like:

atomic_inc(u);
r0 = *y;
*x = 1;

And this very much was not intended. Therefore strengthen the atomic
RmW ops to include a compiler barrier.

NOTE: atomic_{or,and,xor} and the bitops already had the compiler
barrier.

Signed-off-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>
Signed-off-by: Sasha Levin <sashal@kernel.org>
Documentation/atomic_t.txt
arch/x86/include/asm/atomic.h
arch/x86/include/asm/atomic64_64.h
arch/x86/include/asm/barrier.h

index 913396ac582431cb3acbdc96a1bd7f4293661d0b..ed0d814df7e06a25daf0b381f9929d83e152a57c 100644 (file)
@@ -177,6 +177,9 @@ These helper barriers exist because architectures have varying implicit
 ordering on their SMP atomic primitives. For example our TSO architectures
 provide full ordered atomics and these barriers are no-ops.
 
+NOTE: when the atomic RmW ops are fully ordered, they should also imply a
+compiler barrier.
+
 Thus:
 
   atomic_fetch_add();
index 72759f131cc58e90106b2df9676ab125b2f9c3af..d09dd91dd0b670909e1b0e6a44948688d04a9891 100644 (file)
@@ -50,7 +50,7 @@ static __always_inline void atomic_add(int i, atomic_t *v)
 {
        asm volatile(LOCK_PREFIX "addl %1,%0"
                     : "+m" (v->counter)
-                    : "ir" (i));
+                    : "ir" (i) : "memory");
 }
 
 /**
@@ -64,7 +64,7 @@ static __always_inline void atomic_sub(int i, atomic_t *v)
 {
        asm volatile(LOCK_PREFIX "subl %1,%0"
                     : "+m" (v->counter)
-                    : "ir" (i));
+                    : "ir" (i) : "memory");
 }
 
 /**
@@ -90,7 +90,7 @@ static __always_inline bool atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v)
 static __always_inline void atomic_inc(atomic_t *v)
 {
        asm volatile(LOCK_PREFIX "incl %0"
-                    : "+m" (v->counter));
+                    : "+m" (v->counter) :: "memory");
 }
 
 /**
@@ -102,7 +102,7 @@ static __always_inline void atomic_inc(atomic_t *v)
 static __always_inline void atomic_dec(atomic_t *v)
 {
        asm volatile(LOCK_PREFIX "decl %0"
-                    : "+m" (v->counter));
+                    : "+m" (v->counter) :: "memory");
 }
 
 /**
index 738495caf05f50b99629938a1fa285cd0ed4f603..e6fad6bbb2ee2a21ca89e3d73da42447810ece86 100644 (file)
@@ -45,7 +45,7 @@ static __always_inline void atomic64_add(long i, atomic64_t *v)
 {
        asm volatile(LOCK_PREFIX "addq %1,%0"
                     : "=m" (v->counter)
-                    : "er" (i), "m" (v->counter));
+                    : "er" (i), "m" (v->counter) : "memory");
 }
 
 /**
@@ -59,7 +59,7 @@ static inline void atomic64_sub(long i, atomic64_t *v)
 {
        asm volatile(LOCK_PREFIX "subq %1,%0"
                     : "=m" (v->counter)
-                    : "er" (i), "m" (v->counter));
+                    : "er" (i), "m" (v->counter) : "memory");
 }
 
 /**
@@ -86,7 +86,7 @@ static __always_inline void atomic64_inc(atomic64_t *v)
 {
        asm volatile(LOCK_PREFIX "incq %0"
                     : "=m" (v->counter)
-                    : "m" (v->counter));
+                    : "m" (v->counter) : "memory");
 }
 
 /**
@@ -99,7 +99,7 @@ static __always_inline void atomic64_dec(atomic64_t *v)
 {
        asm volatile(LOCK_PREFIX "decq %0"
                     : "=m" (v->counter)
-                    : "m" (v->counter));
+                    : "m" (v->counter) : "memory");
 }
 
 /**
index a04f0c242a289256b1b6516bb408b884bb46907d..bc88797cfa615a31fc77ef85022d4a18272a485e 100644 (file)
@@ -106,8 +106,8 @@ do {                                                                        \
 #endif
 
 /* Atomic operations are already serializing on x86 */
-#define __smp_mb__before_atomic()      barrier()
-#define __smp_mb__after_atomic()       barrier()
+#define __smp_mb__before_atomic()      do { } while (0)
+#define __smp_mb__after_atomic()       do { } while (0)
 
 #include <asm-generic/barrier.h>