Update isched ooomem model

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Update ooo isched test

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Use nicer LTL formula with eventually for ooomem model

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Add speculative execution (prefetch) to model

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Fix comment on top of oomem two writes model

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Add Intel ipi urcu model run results

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Add multiple arch support (alpha, intel, powerpc)

A simple define controls the architecture tested.

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Verification run #1, ipi and no-ipi results

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Model used for ipi verification run #1

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Configuration for remote barrier formal verif run

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Update spin model

- Add memory poisoning to the ooo insn sched section.
- Put pointer update into ooo insn sched section.

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Use define SLAB_SIZE in promela model

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urcu model wmb/read barrier depend

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Add .gitignore entries to reduce 'git status' chatter

Add some entries to .gitignore files to reduce chatter from "git status".

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catch urcu-paulmck.spin to my local version

The attached patch catches the repository up to my local version.
This adds the following:

o       Checking for no-progress cycles.

o       Allow enabling and disabling of update-side signal-mediated
        broadcast memory barriers via #define statements.

o       Enabling only those update-side signal-mediated broadcast
        memory barriers that are required for correctness.

This version assumes that synchronize_rcu() is locally ordered, for
example, with smp_mb() calls between each pair of major statements.
Please note that smp_mb() is -not- assumed within the loops nor
immediately before the second counter flip.

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sync_core to smp_mb transition

- move sync_core to smp_mb in urcu.c, update comments.
- cpuid clashes with -fPIC because it clobbers ebx. Use mb() if ___PIC__ is
  defined.

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Fix standard (no remote barrier) parity flip bug

A bug was introduced when moving from statically assigning the parity to wait
for on the update side (first even, then odd) to a model trying to deal the
single flip test case. It occurs that when busy-looping, the parity flip
occurred when it should not.

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Special-case reader/writer busy-loop for signals in progress

The reader may choose to always ignore signal requests or to busy-loop always
waiting for signal requests. Those are much less interesting wrt progress. Add
progress statements in those loops.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Fix single flip test

The single flip test requires to keep track of parity evolution across the loop
iterations. Keep it as a local variable so we don't end up adding unexisting
dependencies.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Fix urcu controldataflow model remote barriers

Need to split the pointer read from the data access to allow the writer to issue
a memory barrier (actually more than one) to let the single flip race occur.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Document update in urcu.spin header

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Add extended urcu model with ooo mem and instruction scheduling

Here is the new model I worked on for the past weeks. It models :

- out-of-order memory accesses.
- instruction scheduling by the CPU on the write and read sides.

The model as committed in the repository at

formal-model/urcu-controldataflow

models the urcu with memory barriers on the read-side. It works exactly
as expected. mb() on the read-side is enabled when we have this in
the DEFINES file :

//#define REMOTE_BARRIERS   (commented out)

To run all tests, just fire :

make
(with spin 5.1.7 here. 5.2.0 has a bug with arrays of size 1)

Verification summary
asserts.log:State-vector 64 byte, depth reached 2801, errors: 0
urcu_free.log:State-vector 88 byte, depth reached 3302, errors: 0
urcu_free_no_mb.log:State-vector 88 byte, depth reached 24407, errors: 1
urcu_free_single_flip.log:State-vector 88 byte, depth reached 2904, errors: 1
urcu_progress_reader.log:State-vector 80 byte, depth reached 3353, errors: 0
urcu_progress_writer_error.log:State-vector 80 byte, depth reached 8035, errors: 1
urcu_progress_writer.log:State-vector 80 byte, depth reached 3348, errors: 0

However, I still have a problem modeling the signal-based barriers.

(remove comment from the define)

make urcu_free_single_flip should generate an error (just like it does
with the reader-mb() case), but it does not. I think it's caused by
added serialization due to the writer waiting on the reader barriers.

Normally, this model should behave similarly to yours : it should honor
the barrier requests before each read-side instruction IIF the
instruction execution order is in program order.

I'm pretty sure I missed something obvious, but I think it's time I
share the model I have with you so you might help me spot what I missed.
It may be as simple as an incorrect instruction scheduling dependency
too.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Support gcc which does not support constructor attribute

- Add call to urcu_init from reader thread registration.
- Try to move the constructor and destructor attribute to the prototype, in case
  gcc has problems with these attributes used with the function definition.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Fix opensuse powerpc build

I gave this code a spin on a G5 (PPC970) OpenSuse 10.3 system and
encountered same issues that should fix fot tyou next update.

The liburcu make system sis not set up for biarch (32-/64-bit) builds on
PPC. SLES10/OpenSUSE-10.3 is a default 32-bit, 64-bit capable system. To
build a 64-bit you need to insert -m64 for all compiles and link
operations. Also for 64-bit make install should move liburcu.so
to /usr/lib64 not /usr/lib. This is required to FSB complience. Is
worked around this by copying Makefile to Makefile64 and made the
required changes there.

For SLES11 we changed to to a 64-bit default and 32-bit capable system.
In either case you need to be able to build both 32-/64-bit liburcu.so
on same systems and need to insure that make install is appropriate.

Also I found that __SIZEOF_LONG__ was not defined and resulted in a
sigill on PPC64. I suspect this is XLC specific and you need solution
that works for GCC builds as well.

I have attached a patch that implement these change for your review.
With this patch I can build liburcu and run the tests successfully.

Finally when I build 32-bit (default for OpenSUSE 10) I get a unhandled
SIGUSER1. I ran out of weekend before I could figure that out.

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Document thread registration in urcu.h

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Document rcu_register_thread in README

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Update ooo mem model comments

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Remove old memory models

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Update out of order memory models to include instruction scheduling

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Move reader barrier within if statement for outermost nesting

Innermost nesting levels do not need this barrier. Slight runtime cost when
compiling with reader barriers in place. Does not change anything when using the
signal-based scheme.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Use sync_core() in the write side to match current formal verif model

The formal model we currently have assumes serialized instruction execution on
the write-side. Until we extend this model to allow out-of-order instruction
execution, add equivalent synchronization in the library code.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

add sync_core primitive

Add sync_core() to serialize instruction execution on a core.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add rewrite of rep_nop

Rewritten from scratch, OK for LGPL license.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Remove rep_nop() (GPL)

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

LGPLv2.1 relicensing statement

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Apply MIT-style license to compiler.h

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Rewrite of likely, unlikely, barrier and ACCESS_ONCE

compiler.h now licensed under MIT-style license.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Removing GPL likely, unlikely, ACCESS_ONCE and barrier

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Create separate document for relicensing details

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Fix some typos in PowerPC support code.

Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Remove bogus comment.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Implementation of xchg primitives derived from MIT license

See LICENSE for details.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add Paul's URCU model

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Fix arch_ppc precompiler error

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Fix precompiler error in arch_*.h, add arch-api test

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add final license to test file, cleanup makefile

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Remove automatically generated api.h from repository

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add missing urcu-static.h

This new file should be inly included in LGPL-compatible code.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

LGPL relicensing part 2

Rewrote the non-trivial functions in arch_ppc.h and arch_x86.h.

Added complete header license declarations. Created LICENSE file to explain the
library licence.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

LGPLv2.1 relicensing

Except the content of arch_x86.h and arch_ppc.h, everything that was not
LGPL-compatible has been either rewritten or was simply a trivial one-liner.

The only content which could still be non-LGPL licensable in this commit is :

arch_ppc.h: atomic_inc()
            __xchg_u32()
            get_cycles (maybe ?)

arch_x86.h: __xchg()

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add ACCESS_ONCE to _STORE_SHARED

We assume that the compiler does not reorder _STORE_SHARED across each other
and wrt _READ_SHARED. We therefore need to mark this access as volatile. The
compiler cannot reorder volatile accesses.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

LGPL relicensing of IBM's contributions

Add comments noting IBM's permission to relicense its contributions to the
urcu.h and urcu.c files under the LGPLv2 license, or any later version.

Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Steven L. Bennett <steven.bennett@us.ibm.com>

formal verif : move bits produced declarations closer to processes

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add no sync_core() test to ooo two writes model

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add instruction scheduling model using SSA model

As promised, here is a new model :-) So far the results are very good.

Basically, I model the dependencies between the instructions using a SSA
assignment. It behaves a bit like a Petri network, passing tokens
between the "instructions". When instructions have multiple dependencies
as input, they wait for all their input tokens to be ready before they
execute. It assumes we have an infinite number of registers available to
hold the variables, given this is an "abstract" architecture.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add readme file

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Remove arch.h

Created by build scripts.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add missing arch.h

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add ooo mem instruction scheduling

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Remove unneeded signal in the cache-coherent case

the "reader kick" signal is only needed to perform a smp_mc() on readers, which
is pointless in a cache-coherent arch.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Minor fix to userspace-rcu Makefile

Small update to the Makefile to allow it to clean up more completely.

Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Support kernels with broken signal delivery

Some Linux kernels seems to have problems sending _all_ the signals. Use a
workaround which re-sends the signal when we wait for it to be executed.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add x86 and ppc arch definitions

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

change reader_data for reader_registry

> > In Figure 9, "reader_data" shouldn't be used as both a variable name
> > and a structure tag.  Furthermore, the text needs to explain what it
> > is.
>
> I will defer to Mathieu on this one, though it would certainly prevent
> using this code in a C++ program.
>

Yes, I've been lazy on the naming here. How about :

struct reader_registry {
        pthread_t tid;
        long *urcu_active_readers;
};

static struct reader_registry *registry;

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Split out architecture-dependent definitions into api.h and arch.h.

Break out architecture-specific definitions into api.h and arch.h.
Modify Makefile to add pthreads-x86 and pthreads-ppc targets to adapt
to either architecture.  Create api_x86.h, api_ppc.h, arch_x86.h, and
arch_ppc.h files.

The api/arch distinction is historical in nature.  In a perfect world,
these would be merged.  In reality, the __thread storage class does not
adapt nicely to accessing one thread's variables from another thread,
though sufficiently insane gcc hackery could probably make this work.
In the event, arch.h manually constructs an array of pointers to the
__thread variables that need cross-thread access, while api.h punts
and uses an array for the per-thread variables themselves, paying a
significant performance penalty for so doing.

Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Don't mix pthread sleepable lock with busy-waiting locking.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Use more standard flags

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Check double write read order

Check the following scenario :

> > P.S.:  Regarding very weak memory-ordering models, I recall that in our
> > earlier discussions we considered this scenario:

> >     CPU 0                   CPU 1
> >     -----                   -----
> >     x = 1;                  y = 1;
> >     mb();                   mb();
> >     read y                  read x

> > with the question being whether it was possible for both reads to
> > obtain the value 0.  With sufficiently weak ordering it is possible,
> > but it turned out that there are places in the Linux kernel (I don't
> > remember where) that essentially assume this cannot happen.  Have you
> > gotten far enough in your outline of the semi-formal model to address
> > this sort of question?

Commit urcu verif results

Use make summary is each dir.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Commit for tests

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Execute sig handler unconditionnally

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

RCU signal handler reader over reader

Added RCU test for read over read signal handler.

Data structures can now support multiple readers, but it fills my system's
memory (16GB+).

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

remove duplicate ooo_mem statements

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

add missing ooo_mem() to writer model

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

spin model  : inline reader

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add documentation of urcu

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add remote barrier model

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Fix makefile, set default nesting to 2

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Default nesting level to 1 (< 2)

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add reader nesting test

Add readers with configurable nesting level.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add independent reader and writer progress checks

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

dual writer fix

Make mutex between writers really atomic. Fixes the two flips run.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Run 2 writers and show single flip error case

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add ooomem and urcu checks

Create a more simple model for ooo memory accesses and basic urcu checks.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Restructure urcu_updater() to more accurately reflect actual failure scenario

Restructure urcu_updater() to more accurately reflect actual failure
scenario.

This allows an easier transformation to force failure -- simple #ifdef
out the second counter flip out of urcu_updater()'s model of
"current synchronize_rcu()".

Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Remove spurious read-side infinite loops.

Remove spurious read-side infinite loops from urcu_reader() model.

Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add _STORE_SHARED() and _LOAD_SHARED()

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Turn *_REMOTE into *_SHARED

"Paul E. McKenney" <paulmck@linux.vnet.ibm.com>:
I suspect that LOAD_SHARED() and STORE_SHARED() would be more intuitive.
But shouldn't we align with the Linux-kernel usage where reasonable?
(Yes, this can be a moving target, but there isn't much else that
currently supports this level of SMP function on quite the variety of
CPU architectures.)

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add missing cpu_relax in loop

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Fix compiler error.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add smp_mc() to force_mb_single_thread so we don't assume anything from the OS.

Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Add gitignore files

Signed-off-by: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Mathieu Desnoyers <mathieu.desnoyers@polymtl.ca>

Support architectures with non-coherent caches

Add
wmc(), rmc() and mc() which turns into barrier() or cache flush depending on the
architecture.

mb(), rmb() and wmb() turns into memory barriers or cache flush depending on the
architecture.

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Add support for x86 older than P4, with CONFIG_HAS_FENCE option

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Fix warnings in urcutorture and use access once in urch.u

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Fix formal model nesting

Also, the original model I sent out has a minor bug that prevents it
from fully modeling the nested-read-side case.  The patch below fixes this.

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Add read/write counts to test

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Fix force_mb_all_threads must be called within internal local

It iterates on threads, and must therefore be called within the mutex.

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Add barriers

Use smp_rmb() is busy-loops to make sure we re-read the variable.
Kick the reader threads we are waiting for after a few loops.
Documents memory ordering in rcu_read_lock().

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Remove debug yield statements

Just too ugly.

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