xref: /DragonOS/kernel/src/libs/rwlock.rs (revision 1496ba7b24a5e6954291ca9643b9f3cec567479a)
1f1284c35SGou Ngai #![allow(dead_code)]
2f1284c35SGou Ngai use core::{
3f1284c35SGou Ngai     cell::UnsafeCell,
4f1284c35SGou Ngai     hint::spin_loop,
5f1284c35SGou Ngai     mem::{self, ManuallyDrop},
6f1284c35SGou Ngai     ops::{Deref, DerefMut},
7f1284c35SGou Ngai     sync::atomic::{AtomicU32, Ordering},
8f1284c35SGou Ngai };
9f1284c35SGou Ngai 
1040fe15e0SLoGin use crate::{
11*1496ba7bSLoGin     arch::CurrentIrqArch,
12*1496ba7bSLoGin     exception::{InterruptArch, IrqFlagsGuard},
13*1496ba7bSLoGin     process::ProcessManager,
1440fe15e0SLoGin     syscall::SystemError,
1540fe15e0SLoGin };
16f1284c35SGou Ngai 
17f1284c35SGou Ngai ///RwLock读写锁
18f1284c35SGou Ngai 
19f1284c35SGou Ngai /// @brief READER位占据从右往左数第三个比特位
20f1284c35SGou Ngai const READER: u32 = 1 << 2;
21f1284c35SGou Ngai 
22f1284c35SGou Ngai /// @brief UPGRADED位占据从右到左数第二个比特位
23f1284c35SGou Ngai const UPGRADED: u32 = 1 << 1;
24f1284c35SGou Ngai 
25f1284c35SGou Ngai /// @brief WRITER位占据最右边的比特位
26f1284c35SGou Ngai const WRITER: u32 = 1;
27f1284c35SGou Ngai 
28f1284c35SGou Ngai const READER_BIT: u32 = 2;
29f1284c35SGou Ngai 
30f1284c35SGou Ngai /// @brief 读写锁的基本数据结构
31f1284c35SGou Ngai /// @param lock 32位原子变量,最右边的两位从左到右分别是UPGRADED,WRITER (标志位)
32f1284c35SGou Ngai ///             剩下的bit位存储READER数量(除了MSB)
33f1284c35SGou Ngai ///             对于标志位,0代表无, 1代表有
34f1284c35SGou Ngai ///             对于剩下的比特位表征READER的数量的多少
35f1284c35SGou Ngai ///             lock的MSB必须为0,否则溢出
36f1284c35SGou Ngai #[derive(Debug)]
37f1284c35SGou Ngai pub struct RwLock<T> {
38f1284c35SGou Ngai     lock: AtomicU32,
39f1284c35SGou Ngai     data: UnsafeCell<T>,
40f1284c35SGou Ngai }
41f1284c35SGou Ngai 
42f1284c35SGou Ngai /// @brief  READER守卫的数据结构
43f1284c35SGou Ngai /// @param lock 是对RwLock的lock属性值的只读引用
44f1284c35SGou Ngai pub struct RwLockReadGuard<'a, T: 'a> {
45f1284c35SGou Ngai     data: *const T,
46f1284c35SGou Ngai     lock: &'a AtomicU32,
47f1284c35SGou Ngai }
48f1284c35SGou Ngai 
49f1284c35SGou Ngai /// @brief UPGRADED是介于READER和WRITER之间的一种锁,它可以升级为WRITER,
50f1284c35SGou Ngai ///        UPGRADED守卫的数据结构,注册UPGRADED锁只需要查看UPGRADED和WRITER的比特位
51f1284c35SGou Ngai ///        但是当UPGRADED守卫注册后,不允许有新的读者锁注册
52f1284c35SGou Ngai /// @param inner    是对RwLock数据结构的只读引用
53f1284c35SGou Ngai pub struct RwLockUpgradableGuard<'a, T: 'a> {
54f1284c35SGou Ngai     data: *const T,
55f1284c35SGou Ngai     inner: &'a RwLock<T>,
56f1284c35SGou Ngai }
57f1284c35SGou Ngai 
58f1284c35SGou Ngai /// @brief WRITER守卫的数据结构
59f1284c35SGou Ngai /// @param data     RwLock的data的可变引用
60f1284c35SGou Ngai /// @param inner    是对RwLock数据结构的只读引用
61f1284c35SGou Ngai pub struct RwLockWriteGuard<'a, T: 'a> {
62f1284c35SGou Ngai     data: *mut T,
63f1284c35SGou Ngai     inner: &'a RwLock<T>,
64*1496ba7bSLoGin     irq_guard: Option<IrqFlagsGuard>,
65f1284c35SGou Ngai }
66f1284c35SGou Ngai 
67f1284c35SGou Ngai unsafe impl<T: Send> Send for RwLock<T> {}
68f1284c35SGou Ngai unsafe impl<T: Send + Sync> Sync for RwLock<T> {}
69f1284c35SGou Ngai 
70f1284c35SGou Ngai /// @brief RwLock的API
71f1284c35SGou Ngai impl<T> RwLock<T> {
72f1284c35SGou Ngai     #[inline]
73f1284c35SGou Ngai     /// @brief  RwLock的初始化
74f1284c35SGou Ngai     pub const fn new(data: T) -> Self {
75f1284c35SGou Ngai         return RwLock {
76f1284c35SGou Ngai             lock: AtomicU32::new(0),
77f1284c35SGou Ngai             data: UnsafeCell::new(data),
78f1284c35SGou Ngai         };
79f1284c35SGou Ngai     }
80f1284c35SGou Ngai 
81f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
82f1284c35SGou Ngai     #[inline]
83f1284c35SGou Ngai     /// @brief 将读写锁的皮扒掉,返回内在的data,返回的是一个真身而非引用
84f1284c35SGou Ngai     pub fn into_inner(self) -> T {
85f1284c35SGou Ngai         let RwLock { data, .. } = self;
86f1284c35SGou Ngai         return data.into_inner();
87f1284c35SGou Ngai     }
88f1284c35SGou Ngai 
89f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
90f1284c35SGou Ngai     #[inline]
91f1284c35SGou Ngai     /// @brief 返回data的raw pointer,
92f1284c35SGou Ngai     /// unsafe
93f1284c35SGou Ngai     pub fn as_mut_ptr(&self) -> *mut T {
94f1284c35SGou Ngai         return self.data.get();
95f1284c35SGou Ngai     }
96f1284c35SGou Ngai 
97f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
98f1284c35SGou Ngai     #[inline]
99f1284c35SGou Ngai     /// @brief 获取实时的读者数并尝试加1,如果增加值成功则返回增加1后的读者数,否则panic
100676b8ef6SMork     fn current_reader(&self) -> Result<u32, SystemError> {
101f1284c35SGou Ngai         const MAX_READERS: u32 = core::u32::MAX >> READER_BIT >> 1; //右移3位
102f1284c35SGou Ngai 
103f1284c35SGou Ngai         let value = self.lock.fetch_add(READER, Ordering::Acquire);
104f1284c35SGou Ngai         //value二进制形式的MSB不能为1, 否则导致溢出
105f1284c35SGou Ngai 
106f1284c35SGou Ngai         if value > MAX_READERS << READER_BIT {
107f1284c35SGou Ngai             self.lock.fetch_sub(READER, Ordering::Release);
108f1284c35SGou Ngai             //panic!("Too many lock readers, cannot safely proceed");
109676b8ef6SMork             return Err(SystemError::EOVERFLOW);
110f1284c35SGou Ngai         } else {
111f1284c35SGou Ngai             return Ok(value);
112f1284c35SGou Ngai         }
113f1284c35SGou Ngai     }
114f1284c35SGou Ngai 
115f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
116f1284c35SGou Ngai     #[inline]
117f1284c35SGou Ngai     /// @brief 尝试获取READER守卫
118f1284c35SGou Ngai     pub fn try_read(&self) -> Option<RwLockReadGuard<T>> {
119*1496ba7bSLoGin         ProcessManager::preempt_disable();
12040fe15e0SLoGin         let r = self.inner_try_read();
12140fe15e0SLoGin         if r.is_none() {
122*1496ba7bSLoGin             ProcessManager::preempt_enable();
12340fe15e0SLoGin         }
12440fe15e0SLoGin         return r;
12540fe15e0SLoGin     }
12640fe15e0SLoGin 
12740fe15e0SLoGin     fn inner_try_read(&self) -> Option<RwLockReadGuard<T>> {
128f1284c35SGou Ngai         let reader_value = self.current_reader();
129f1284c35SGou Ngai         //得到自增后的reader_value, 包括了尝试获得READER守卫的进程
130f1284c35SGou Ngai         let value;
131f1284c35SGou Ngai 
132f1284c35SGou Ngai         if reader_value.is_err() {
133f1284c35SGou Ngai             return None; //获取失败
134f1284c35SGou Ngai         } else {
135f1284c35SGou Ngai             value = reader_value.unwrap();
136f1284c35SGou Ngai         }
137f1284c35SGou Ngai 
138f1284c35SGou Ngai         //判断有没有writer和upgrader
139f1284c35SGou Ngai         //注意, 若upgrader存在,已经存在的读者继续占有锁,但新读者不允许获得锁
140f1284c35SGou Ngai         if value & (WRITER | UPGRADED) != 0 {
141f1284c35SGou Ngai             self.lock.fetch_sub(READER, Ordering::Release);
142f1284c35SGou Ngai             return None;
143f1284c35SGou Ngai         } else {
144f1284c35SGou Ngai             return Some(RwLockReadGuard {
145f1284c35SGou Ngai                 data: unsafe { &*self.data.get() },
146f1284c35SGou Ngai                 lock: &self.lock,
147f1284c35SGou Ngai             });
148f1284c35SGou Ngai         }
149f1284c35SGou Ngai     }
150f1284c35SGou Ngai 
151f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
152f1284c35SGou Ngai     #[inline]
153f1284c35SGou Ngai     /// @brief 获得READER的守卫
154f1284c35SGou Ngai     pub fn read(&self) -> RwLockReadGuard<T> {
155f1284c35SGou Ngai         loop {
156f1284c35SGou Ngai             match self.try_read() {
157f1284c35SGou Ngai                 Some(guard) => return guard,
158f1284c35SGou Ngai                 None => spin_loop(),
159f1284c35SGou Ngai             }
160f1284c35SGou Ngai         } //忙等待
161f1284c35SGou Ngai     }
162f1284c35SGou Ngai 
163f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
164f1284c35SGou Ngai     #[inline]
165f1284c35SGou Ngai     /// @brief 获取读者+UPGRADER的数量, 不能保证能否获得同步值
166f1284c35SGou Ngai     pub fn reader_count(&self) -> u32 {
167f1284c35SGou Ngai         let state = self.lock.load(Ordering::Relaxed);
168f1284c35SGou Ngai         return state / READER + (state & UPGRADED) / UPGRADED;
169f1284c35SGou Ngai     }
170f1284c35SGou Ngai 
171f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
172f1284c35SGou Ngai     #[inline]
173f1284c35SGou Ngai     /// @brief 获取写者数量,不能保证能否获得同步值
174f1284c35SGou Ngai     pub fn writer_count(&self) -> u32 {
175f1284c35SGou Ngai         return (self.lock.load(Ordering::Relaxed) & WRITER) / WRITER;
176f1284c35SGou Ngai     }
177f1284c35SGou Ngai 
178f1284c35SGou Ngai     #[cfg(target_arch = "x86_64")]
179f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
180f1284c35SGou Ngai     #[inline]
181f1284c35SGou Ngai     /// @brief 尝试获得WRITER守卫
182f1284c35SGou Ngai     pub fn try_write(&self) -> Option<RwLockWriteGuard<T>> {
183*1496ba7bSLoGin         ProcessManager::preempt_disable();
18440fe15e0SLoGin         let r = self.inner_try_write();
18540fe15e0SLoGin         if r.is_none() {
186*1496ba7bSLoGin             ProcessManager::preempt_enable();
18740fe15e0SLoGin         }
18840fe15e0SLoGin 
18940fe15e0SLoGin         return r;
19040fe15e0SLoGin     } //当架构为arm时,有些代码需要作出调整compare_exchange=>compare_exchange_weak
19140fe15e0SLoGin 
19240fe15e0SLoGin     #[cfg(target_arch = "x86_64")]
19340fe15e0SLoGin     #[allow(dead_code)]
19440fe15e0SLoGin     fn inner_try_write(&self) -> Option<RwLockWriteGuard<T>> {
195f1284c35SGou Ngai         let res: bool = self
196f1284c35SGou Ngai             .lock
1971d489963Skong             .compare_exchange(0, WRITER, Ordering::Acquire, Ordering::Relaxed)
1981d489963Skong             .is_ok();
199f1284c35SGou Ngai         //只有lock大小为0的时候能获得写者守卫
200f1284c35SGou Ngai         if res {
201f1284c35SGou Ngai             return Some(RwLockWriteGuard {
202f1284c35SGou Ngai                 data: unsafe { &mut *self.data.get() },
203f1284c35SGou Ngai                 inner: self,
204*1496ba7bSLoGin                 irq_guard: None,
205f1284c35SGou Ngai             });
206f1284c35SGou Ngai         } else {
207f1284c35SGou Ngai             return None;
208f1284c35SGou Ngai         }
20940fe15e0SLoGin     }
210f1284c35SGou Ngai 
211f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
212f1284c35SGou Ngai     #[inline]
213f1284c35SGou Ngai     /// @brief 获得WRITER守卫
214f1284c35SGou Ngai     pub fn write(&self) -> RwLockWriteGuard<T> {
215f1284c35SGou Ngai         loop {
216f1284c35SGou Ngai             match self.try_write() {
217f1284c35SGou Ngai                 Some(guard) => return guard,
218f1284c35SGou Ngai                 None => spin_loop(),
219f1284c35SGou Ngai             }
220f1284c35SGou Ngai         }
221f1284c35SGou Ngai     }
222f1284c35SGou Ngai 
223f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
224f1284c35SGou Ngai     #[inline]
225*1496ba7bSLoGin     /// @brief 获取WRITER守卫并关中断
226*1496ba7bSLoGin     pub fn write_irqsave(&self) -> RwLockWriteGuard<T> {
227*1496ba7bSLoGin         loop {
228*1496ba7bSLoGin             let irq_guard = unsafe { CurrentIrqArch::save_and_disable_irq() };
229*1496ba7bSLoGin             match self.try_write() {
230*1496ba7bSLoGin                 Some(mut guard) => {
231*1496ba7bSLoGin                     guard.irq_guard = Some(irq_guard);
232*1496ba7bSLoGin                     return guard;
233*1496ba7bSLoGin                 }
234*1496ba7bSLoGin                 None => spin_loop(),
235*1496ba7bSLoGin             }
236*1496ba7bSLoGin         }
237*1496ba7bSLoGin     }
238*1496ba7bSLoGin 
239*1496ba7bSLoGin     #[allow(dead_code)]
240*1496ba7bSLoGin     #[inline]
241f1284c35SGou Ngai     /// @brief 尝试获得UPGRADER守卫
242f1284c35SGou Ngai     pub fn try_upgradeable_read(&self) -> Option<RwLockUpgradableGuard<T>> {
243*1496ba7bSLoGin         ProcessManager::preempt_disable();
24440fe15e0SLoGin         let r = self.inner_try_upgradeable_read();
24540fe15e0SLoGin         if r.is_none() {
246*1496ba7bSLoGin             ProcessManager::preempt_enable();
24740fe15e0SLoGin         }
24840fe15e0SLoGin 
24940fe15e0SLoGin         return r;
25040fe15e0SLoGin     }
25140fe15e0SLoGin 
25240fe15e0SLoGin     fn inner_try_upgradeable_read(&self) -> Option<RwLockUpgradableGuard<T>> {
253f1284c35SGou Ngai         // 获得UPGRADER守卫不需要查看读者位
254f1284c35SGou Ngai         // 如果获得读者锁失败,不需要撤回fetch_or的原子操作
255f1284c35SGou Ngai         if self.lock.fetch_or(UPGRADED, Ordering::Acquire) & (WRITER | UPGRADED) == 0 {
256f1284c35SGou Ngai             return Some(RwLockUpgradableGuard {
257f1284c35SGou Ngai                 inner: self,
258f1284c35SGou Ngai                 data: unsafe { &mut *self.data.get() },
259f1284c35SGou Ngai             });
260f1284c35SGou Ngai         } else {
261f1284c35SGou Ngai             return None;
262f1284c35SGou Ngai         }
263f1284c35SGou Ngai     }
264f1284c35SGou Ngai 
265f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
266f1284c35SGou Ngai     #[inline]
267f1284c35SGou Ngai     /// @brief 获得UPGRADER守卫
268f1284c35SGou Ngai     pub fn upgradeable_read(&self) -> RwLockUpgradableGuard<T> {
269f1284c35SGou Ngai         loop {
270f1284c35SGou Ngai             match self.try_upgradeable_read() {
271f1284c35SGou Ngai                 Some(guard) => return guard,
272f1284c35SGou Ngai                 None => spin_loop(),
273f1284c35SGou Ngai             }
274f1284c35SGou Ngai         }
275f1284c35SGou Ngai     }
276f1284c35SGou Ngai 
277f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
278f1284c35SGou Ngai     #[inline]
279f1284c35SGou Ngai     //extremely unsafe behavior
280f1284c35SGou Ngai     /// @brief 强制减少READER数
281f1284c35SGou Ngai     pub unsafe fn force_read_decrement(&self) {
282f1284c35SGou Ngai         debug_assert!(self.lock.load(Ordering::Relaxed) & !WRITER > 0);
283f1284c35SGou Ngai         self.lock.fetch_sub(READER, Ordering::Release);
284f1284c35SGou Ngai     }
285f1284c35SGou Ngai 
286f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
287f1284c35SGou Ngai     #[inline]
288f1284c35SGou Ngai     //extremely unsafe behavior
289f1284c35SGou Ngai     /// @brief 强制给WRITER解锁
290f1284c35SGou Ngai     pub unsafe fn force_write_unlock(&self) {
291f1284c35SGou Ngai         debug_assert_eq!(self.lock.load(Ordering::Relaxed) & !(WRITER | UPGRADED), 0);
292f1284c35SGou Ngai         self.lock.fetch_and(!(WRITER | UPGRADED), Ordering::Release);
293f1284c35SGou Ngai     }
294f1284c35SGou Ngai 
295f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
29613776c11Slogin     pub unsafe fn get_mut(&mut self) -> &mut T {
297f1284c35SGou Ngai         unsafe { &mut *self.data.get() }
298f1284c35SGou Ngai     }
299f1284c35SGou Ngai }
300f1284c35SGou Ngai 
301f1284c35SGou Ngai impl<T: Default> Default for RwLock<T> {
302f1284c35SGou Ngai     fn default() -> Self {
303f1284c35SGou Ngai         Self::new(Default::default())
304f1284c35SGou Ngai     }
305f1284c35SGou Ngai }
306f1284c35SGou Ngai 
307f1284c35SGou Ngai /// @brief 由原有的值创建新的锁
308f1284c35SGou Ngai impl<T> From<T> for RwLock<T> {
309f1284c35SGou Ngai     fn from(data: T) -> Self {
310f1284c35SGou Ngai         return Self::new(data);
311f1284c35SGou Ngai     }
312f1284c35SGou Ngai }
313f1284c35SGou Ngai 
314f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> RwLockReadGuard<'rwlock, T> {
31590a0a490SLoGin     /// @brief 释放守卫,获得保护的值的不可变引用
31690a0a490SLoGin     ///
31790a0a490SLoGin     /// ## Safety
31890a0a490SLoGin     ///
31990a0a490SLoGin     /// 由于这样做可能导致守卫在另一个线程中被释放,从而导致pcb的preempt count不正确,
32090a0a490SLoGin     /// 因此必须小心的手动维护好preempt count。
32190a0a490SLoGin     ///
32290a0a490SLoGin     /// 并且,leak还可能导致锁的状态不正确。因此请仔细考虑是否真的需要使用这个函数。
323f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
324f1284c35SGou Ngai     #[inline]
32590a0a490SLoGin     pub unsafe fn leak(this: Self) -> &'rwlock T {
32690a0a490SLoGin         let this = ManuallyDrop::new(this);
32790a0a490SLoGin         return unsafe { &*this.data };
328f1284c35SGou Ngai     }
329f1284c35SGou Ngai }
330f1284c35SGou Ngai 
331f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> RwLockUpgradableGuard<'rwlock, T> {
332f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
333f1284c35SGou Ngai     #[inline]
334f1284c35SGou Ngai     /// @brief 尝试将UPGRADER守卫升级为WRITER守卫
335f1284c35SGou Ngai     pub fn try_upgrade(self) -> Result<RwLockWriteGuard<'rwlock, T>, Self> {
336f1284c35SGou Ngai         let res = self.inner.lock.compare_exchange(
337f1284c35SGou Ngai             UPGRADED,
338f1284c35SGou Ngai             WRITER,
339f1284c35SGou Ngai             Ordering::Acquire,
340f1284c35SGou Ngai             Ordering::Relaxed,
341f1284c35SGou Ngai         );
342f1284c35SGou Ngai         //当且仅当只有UPGRADED守卫时可以升级
343f1284c35SGou Ngai 
344f1284c35SGou Ngai         if res.is_ok() {
345f1284c35SGou Ngai             let inner = self.inner;
346f1284c35SGou Ngai 
347f1284c35SGou Ngai             mem::forget(self);
348f1284c35SGou Ngai 
349f1284c35SGou Ngai             Ok(RwLockWriteGuard {
350f1284c35SGou Ngai                 data: unsafe { &mut *inner.data.get() },
351f1284c35SGou Ngai                 inner,
352*1496ba7bSLoGin                 irq_guard: None,
353f1284c35SGou Ngai             })
354f1284c35SGou Ngai         } else {
355f1284c35SGou Ngai             Err(self)
356f1284c35SGou Ngai         }
357f1284c35SGou Ngai     }
358f1284c35SGou Ngai 
359f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
360f1284c35SGou Ngai     #[inline]
361f1284c35SGou Ngai     /// @brief 将upgrader升级成writer
362f1284c35SGou Ngai     pub fn upgrade(mut self) -> RwLockWriteGuard<'rwlock, T> {
363f1284c35SGou Ngai         loop {
364f1284c35SGou Ngai             self = match self.try_upgrade() {
365f1284c35SGou Ngai                 Ok(writeguard) => return writeguard,
366f1284c35SGou Ngai                 Err(former) => former,
367f1284c35SGou Ngai             };
368f1284c35SGou Ngai 
369f1284c35SGou Ngai             spin_loop();
370f1284c35SGou Ngai         }
371f1284c35SGou Ngai     }
372f1284c35SGou Ngai 
373f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
374f1284c35SGou Ngai     #[inline]
375f1284c35SGou Ngai     /// @brief UPGRADER降级为READER
376f1284c35SGou Ngai     pub fn downgrade(self) -> RwLockReadGuard<'rwlock, T> {
377f1284c35SGou Ngai         while self.inner.current_reader().is_err() {
378f1284c35SGou Ngai             spin_loop();
379f1284c35SGou Ngai         }
380f1284c35SGou Ngai 
381f1284c35SGou Ngai         let inner: &RwLock<T> = self.inner;
382f1284c35SGou Ngai 
383f1284c35SGou Ngai         // 自动移去UPGRADED比特位
384f1284c35SGou Ngai         mem::drop(self);
385f1284c35SGou Ngai 
386f1284c35SGou Ngai         RwLockReadGuard {
387f1284c35SGou Ngai             data: unsafe { &*inner.data.get() },
388f1284c35SGou Ngai             lock: &inner.lock,
389f1284c35SGou Ngai         }
390f1284c35SGou Ngai     }
391f1284c35SGou Ngai 
392f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
393f1284c35SGou Ngai     #[inline]
39490a0a490SLoGin     /// @brief 返回内部数据的引用,消除守卫
39590a0a490SLoGin     ///
39690a0a490SLoGin     /// ## Safety
39790a0a490SLoGin     ///
39890a0a490SLoGin     /// 由于这样做可能导致守卫在另一个线程中被释放,从而导致pcb的preempt count不正确,
39990a0a490SLoGin     /// 因此必须小心的手动维护好preempt count。
40090a0a490SLoGin     ///
40190a0a490SLoGin     /// 并且,leak还可能导致锁的状态不正确。因此请仔细考虑是否真的需要使用这个函数。
40290a0a490SLoGin     pub unsafe fn leak(this: Self) -> &'rwlock T {
40390a0a490SLoGin         let this: ManuallyDrop<RwLockUpgradableGuard<'_, T>> = ManuallyDrop::new(this);
404f1284c35SGou Ngai 
405f1284c35SGou Ngai         unsafe { &*this.data }
406f1284c35SGou Ngai     }
407f1284c35SGou Ngai }
408f1284c35SGou Ngai 
409f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> RwLockWriteGuard<'rwlock, T> {
410f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
411f1284c35SGou Ngai     #[inline]
41290a0a490SLoGin     /// @brief 返回内部数据的引用,消除守卫
41390a0a490SLoGin     ///
41490a0a490SLoGin     /// ## Safety
41590a0a490SLoGin     ///
41690a0a490SLoGin     /// 由于这样做可能导致守卫在另一个线程中被释放,从而导致pcb的preempt count不正确,
41790a0a490SLoGin     /// 因此必须小心的手动维护好preempt count。
41890a0a490SLoGin     ///
41990a0a490SLoGin     /// 并且,leak还可能导致锁的状态不正确。因此请仔细考虑是否真的需要使用这个函数。
42090a0a490SLoGin     pub unsafe fn leak(this: Self) -> &'rwlock T {
421f1284c35SGou Ngai         let this = ManuallyDrop::new(this);
422f1284c35SGou Ngai 
423f1284c35SGou Ngai         return unsafe { &*this.data };
424f1284c35SGou Ngai     }
425f1284c35SGou Ngai 
426f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
427f1284c35SGou Ngai     #[inline]
428f1284c35SGou Ngai     /// @brief 将WRITER降级为READER
429f1284c35SGou Ngai     pub fn downgrade(self) -> RwLockReadGuard<'rwlock, T> {
430f1284c35SGou Ngai         while self.inner.current_reader().is_err() {
431f1284c35SGou Ngai             spin_loop();
432f1284c35SGou Ngai         }
433f1284c35SGou Ngai         //本质上来说绝对保证没有任何读者
434f1284c35SGou Ngai 
435f1284c35SGou Ngai         let inner = self.inner;
436f1284c35SGou Ngai 
437f1284c35SGou Ngai         mem::drop(self);
438f1284c35SGou Ngai 
439f1284c35SGou Ngai         return RwLockReadGuard {
440f1284c35SGou Ngai             data: unsafe { &*inner.data.get() },
441f1284c35SGou Ngai             lock: &inner.lock,
442f1284c35SGou Ngai         };
443f1284c35SGou Ngai     }
444f1284c35SGou Ngai 
445f1284c35SGou Ngai     #[allow(dead_code)]
446f1284c35SGou Ngai     #[inline]
447f1284c35SGou Ngai     /// @brief 将WRITER降级为UPGRADER
448f1284c35SGou Ngai     pub fn downgrade_to_upgradeable(self) -> RwLockUpgradableGuard<'rwlock, T> {
449f1284c35SGou Ngai         debug_assert_eq!(
450f1284c35SGou Ngai             self.inner.lock.load(Ordering::Acquire) & (WRITER | UPGRADED),
451f1284c35SGou Ngai             WRITER
452f1284c35SGou Ngai         );
453f1284c35SGou Ngai 
454f1284c35SGou Ngai         self.inner.lock.store(UPGRADED, Ordering::Release);
455f1284c35SGou Ngai 
456f1284c35SGou Ngai         let inner = self.inner;
457f1284c35SGou Ngai 
458f1284c35SGou Ngai         mem::forget(self);
459f1284c35SGou Ngai 
460f1284c35SGou Ngai         return RwLockUpgradableGuard {
461f1284c35SGou Ngai             inner,
462f1284c35SGou Ngai             data: unsafe { &*inner.data.get() },
463f1284c35SGou Ngai         };
464f1284c35SGou Ngai     }
465f1284c35SGou Ngai }
466f1284c35SGou Ngai 
467f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> Deref for RwLockReadGuard<'rwlock, T> {
468f1284c35SGou Ngai     type Target = T;
469f1284c35SGou Ngai 
470f1284c35SGou Ngai     fn deref(&self) -> &Self::Target {
471f1284c35SGou Ngai         return unsafe { &*self.data };
472f1284c35SGou Ngai     }
473f1284c35SGou Ngai }
474f1284c35SGou Ngai 
475f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> Deref for RwLockUpgradableGuard<'rwlock, T> {
476f1284c35SGou Ngai     type Target = T;
477f1284c35SGou Ngai 
478f1284c35SGou Ngai     fn deref(&self) -> &Self::Target {
479f1284c35SGou Ngai         return unsafe { &*self.data };
480f1284c35SGou Ngai     }
481f1284c35SGou Ngai }
482f1284c35SGou Ngai 
483f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> Deref for RwLockWriteGuard<'rwlock, T> {
484f1284c35SGou Ngai     type Target = T;
485f1284c35SGou Ngai 
486f1284c35SGou Ngai     fn deref(&self) -> &Self::Target {
487f1284c35SGou Ngai         return unsafe { &*self.data };
488f1284c35SGou Ngai     }
489f1284c35SGou Ngai }
490f1284c35SGou Ngai 
491f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> DerefMut for RwLockWriteGuard<'rwlock, T> {
492f1284c35SGou Ngai     fn deref_mut(&mut self) -> &mut Self::Target {
493f1284c35SGou Ngai         return unsafe { &mut *self.data };
494f1284c35SGou Ngai     }
495f1284c35SGou Ngai }
496f1284c35SGou Ngai 
497f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> Drop for RwLockReadGuard<'rwlock, T> {
498f1284c35SGou Ngai     fn drop(&mut self) {
499f1284c35SGou Ngai         debug_assert!(self.lock.load(Ordering::Relaxed) & !(WRITER | UPGRADED) > 0);
500f1284c35SGou Ngai         self.lock.fetch_sub(READER, Ordering::Release);
501*1496ba7bSLoGin         ProcessManager::preempt_enable();
502f1284c35SGou Ngai     }
503f1284c35SGou Ngai }
504f1284c35SGou Ngai 
505f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> Drop for RwLockUpgradableGuard<'rwlock, T> {
506f1284c35SGou Ngai     fn drop(&mut self) {
507f1284c35SGou Ngai         debug_assert_eq!(
508f1284c35SGou Ngai             self.inner.lock.load(Ordering::Relaxed) & (WRITER | UPGRADED),
509f1284c35SGou Ngai             UPGRADED
510f1284c35SGou Ngai         );
511f1284c35SGou Ngai         self.inner.lock.fetch_sub(UPGRADED, Ordering::AcqRel);
512*1496ba7bSLoGin         ProcessManager::preempt_enable();
513f1284c35SGou Ngai         //这里为啥要AcqRel? Release应该就行了?
514f1284c35SGou Ngai     }
515f1284c35SGou Ngai }
516f1284c35SGou Ngai 
517f1284c35SGou Ngai impl<'rwlock, T> Drop for RwLockWriteGuard<'rwlock, T> {
518f1284c35SGou Ngai     fn drop(&mut self) {
519f1284c35SGou Ngai         debug_assert_eq!(self.inner.lock.load(Ordering::Relaxed) & WRITER, WRITER);
520f1284c35SGou Ngai         self.inner
521f1284c35SGou Ngai             .lock
522f1284c35SGou Ngai             .fetch_and(!(WRITER | UPGRADED), Ordering::Release);
523*1496ba7bSLoGin         self.irq_guard.take();
524*1496ba7bSLoGin         ProcessManager::preempt_enable();
525f1284c35SGou Ngai     }
526f1284c35SGou Ngai }
527