OSDN Git Service

arm64: atomics: lse: improve cmpxchg implementation
authorMark Rutland <mark.rutland@arm.com>
Tue, 14 Mar 2023 15:36:57 +0000 (15:36 +0000)
committerWill Deacon <will@kernel.org>
Tue, 28 Mar 2023 20:13:25 +0000 (21:13 +0100)
commite5cacb540fd2509484d6849c0d5372bd67d174b9
tree5f67668db2d1ddae7b943f1ccaaf79d4121ee363
parente8d018dd0257f744ca50a729e3d042cf2ec9da65
arm64: atomics: lse: improve cmpxchg implementation

For historical reasons, the LSE implementation of cmpxchg*() hard-codes
the GPRs to use, and shuffles registers around with MOVs. This is no
longer necessary, and can be simplified.

When the LSE cmpxchg implementation was added in commit:

  c342f78217e822d2 ("arm64: cmpxchg: patch in lse instructions when supported by the CPU")

... the LL/SC implementation of cmpxchg() would be placed out-of-line,
and the in-line assembly for cmpxchg would default to:

NOP
BL <ll_sc_cmpxchg*_implementation>
NOP

The LL/SC implementation of each cmpxchg() function accepted arguments
as per AAPCS64 rules, to it was necessary to place the pointer in x0,
the older value in X1, and the new value in x2, and acquire the return
value from x0. The LL/SC implementation required a temporary register
(e.g. for the STXR status value). As the LL/SC implementation preserved
the old value, the LSE implementation does likewise.

Since commit:

  addfc38672c73efd ("arm64: atomics: avoid out-of-line ll/sc atomics")

... the LSE and LL/SC implementations of cmpxchg are inlined as separate
asm blocks, with another branch choosing between thw two. Due to this,
it is no longer necessary for the LSE implementation to match the
register constraints of the LL/SC implementation. This was partially
dealt with by removing the hard-coded use of x30 in commit:

  3337cb5aea594e40 ("arm64: avoid using hard-coded registers for LSE atomics")

... but we didn't clean up the hard-coding of x0, x1, and x2.

This patch simplifies the LSE implementation of cmpxchg, removing the
register shuffling and directly clobbering the 'old' argument. This
gives the compiler greater freedom for register allocation, and avoids
redundant work.

The new constraints permit 'old' (Rs) and 'new' (Rt) to be allocated to
the same register when the initial values of the two are the same, e.g.
resulting in:

CAS X0, X0, [X1]

This is safe as Rs is only written back after the initial values of Rs
and Rt are consumed, and there are no UNPREDICTABLE behaviours to avoid
when Rs == Rt.

The new constraints also permit 'new' to be allocated to the zero
register, avoiding a MOV in a few cases. The same cannot be done for
'old' as it is both an input and output, and any caller of cmpxchg()
should care about the output value. Note that for CAS* the use of the
zero register never affects the ordering (while for SWP* the use of the
zero regsiter for the 'old' value drops any ACQUIRE semantic).

Compared to v6.2-rc4, a defconfig vmlinux is ~116KiB smaller, though the
resulting Image is the same size due to internal alignment and padding:

  [mark@lakrids:~/src/linux]% ls -al vmlinux-*
  -rwxr-xr-x 1 mark mark 137269304 Jan 16 11:59 vmlinux-after
  -rwxr-xr-x 1 mark mark 137387936 Jan 16 10:54 vmlinux-before
  [mark@lakrids:~/src/linux]% ls -al Image-*
  -rw-r--r-- 1 mark mark 38711808 Jan 16 11:59 Image-after
  -rw-r--r-- 1 mark mark 38711808 Jan 16 10:54 Image-before

This patch does not touch cmpxchg_double*() as that requires contiguous
register pairs, and separate patches will replace it with cmpxchg128*().

There should be no functional change as a result of this patch.

Signed-off-by: Mark Rutland <mark.rutland@arm.com>
Cc: Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Robin Murphy <robin.murphy@arm.com>
Cc: Will Deacon <will@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230314153700.787701-2-mark.rutland@arm.com
Signed-off-by: Will Deacon <will@kernel.org>
arch/arm64/include/asm/atomic_lse.h