Documentation/cli-sti-removal.txt

   1
   2 #### cli()/sti() removal guide, started by Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
   3
   4
   5 as of 2.5.28, five popular macros have been removed on SMP, and
   6 are being phased out on UP:
   7
   8  cli(), sti(), save_flags(flags), save_flags_cli(flags), restore_flags(flags)
   9
  10 until now it was possible to protect driver code against interrupt
  11 handlers via a cli(), but from now on other, more lightweight methods
  12 have to be used for synchronization, such as spinlocks or semaphores.
  13
  14 for example, driver code that used to do something like:
  15
  16         struct driver_data;
  17
  18         irq_handler (...)
  19         {
  20                 ....
  21                 driver_data.finish = 1;
  22                 driver_data.new_work = 0;
  23                 ....
  24         }
  25
  26         ...
  27
  28         ioctl_func (...)
  29         {
  30                 ...
  31                 cli();
  32                 ...
  33                 driver_data.finish = 0;
  34                 driver_data.new_work = 2;
  35                 ...
  36                 sti();
  37                 ...
  38         }
  39
  40 was SMP-correct because the cli() function ensured that no
  41 interrupt handler (amongst them the above irq_handler()) function
  42 would execute while the cli()-ed section is executing.
  43
  44 but from now on a more direct method of locking has to be used:
  45
  46         spinlock_t driver_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
  47         struct driver_data;
  48
  49         irq_handler (...)
  50         {
  51                 unsigned long flags;
  52                 ....
  53                 spin_lock_irqsave(&driver_lock, flags);
  54                 ....
  55                 driver_data.finish = 1;
  56                 driver_data.new_work = 0;
  57                 ....
  58                 spin_unlock_irqrestore(&driver_lock, flags);
  59                 ....
  60         }
  61
  62         ...
  63
  64         ioctl_func (...)
  65         {
  66                 ...
  67                 spin_lock_irq(&driver_lock);
  68                 ...
  69                 driver_data.finish = 0;
  70                 driver_data.new_work = 2;
  71                 ...
  72                 spin_unlock_irq(&driver_lock);
  73                 ...
  74         }
  75
  76 the above code has a number of advantages:
  77
  78 - the locking relation is easier to understand - actual lock usage
  79   pinpoints the critical sections. cli() usage is too opaque.
  80   Easier to understand means it's easier to debug.
  81
  82 - it's faster, because spinlocks are faster to acquire than the
  83   potentially heavily-used IRQ lock. Furthermore, your driver does
  84   not have to wait eg. for a big heavy SCSI interrupt to finish,
  85   because the driver_lock spinlock is only used by your driver.
  86   cli() on the other hand was used by many drivers, and extended
  87   the critical section to the whole IRQ handler function - creating
  88   serious lock contention.
  89
  90
  91 to make the transition easier, we've still kept the cli(), sti(),
  92 save_flags(), save_flags_cli() and restore_flags() macros defined
  93 on UP systems - but their usage will be phased out until 2.6 is
  94 released.
  95
  96 drivers that want to disable local interrupts (interrupts on the
  97 current CPU), can use the following five macros:
  98
  99   local_irq_disable(), local_irq_enable(), local_save_flags(flags),
 100   local_irq_save(flags), local_irq_restore(flags)
 101
 102 but beware, their meaning and semantics are much simpler, far from
 103 that of the old cli(), sti(), save_flags(flags) and restore_flags(flags)
 104 SMP meaning:
 105
 106     local_irq_disable()       => turn local IRQs off
 107
 108     local_irq_enable()        => turn local IRQs on
 109
 110     local_save_flags(flags)   => save the current IRQ state into flags. The
 111                                  state can be on or off. (on some
 112                                  architectures there's even more bits in it.)
 113
 114     local_irq_save(flags)     => save the current IRQ state into flags and
 115                                  disable interrupts.
 116
 117     local_irq_restore(flags)  => restore the IRQ state from flags.
 118
 119 (local_irq_save can save both irqs on and irqs off state, and
 120 local_irq_restore can restore into both irqs on and irqs off state.)
 121
 122 another related change is that synchronize_irq() now takes a parameter:
 123 synchronize_irq(irq). This change too has the purpose of making SMP
 124 synchronization more lightweight - this way you can wait for your own
 125 interrupt handler to finish, no need to wait for other IRQ sources.
 126
 127
 128 why were these changes done? The main reason was the architectural burden
 129 of maintaining the cli()/sti() interface - it became a real problem. The
 130 new interrupt system is much more streamlined, easier to understand, debug,
 131 and it's also a bit faster - the same happened to it that will happen to
 132 cli()/sti() using drivers once they convert to spinlocks :-)
 133