mirror of
https://github.com/RPCS3/rpcs3.git
synced 2024-11-26 04:32:35 +01:00
Implement multi_cas with atomic2 type
stx::atomic2 is a "fat atomic" for use with multi_cas. stx::multi_cas is minimal transaction routine.
This commit is contained in:
parent
bbed791ee0
commit
35249d2578
@ -25,6 +25,7 @@ target_include_directories(rpcs3_emu
|
||||
# Utilities
|
||||
target_sources(rpcs3_emu PRIVATE
|
||||
../util/atomic.cpp
|
||||
../util/atomic2.cpp
|
||||
../../Utilities/bin_patch.cpp
|
||||
../../Utilities/cond.cpp
|
||||
../../Utilities/Config.cpp
|
||||
|
@ -73,6 +73,9 @@
|
||||
<ClCompile Include="util\atomic.cpp">
|
||||
<PrecompiledHeader>NotUsing</PrecompiledHeader>
|
||||
</ClCompile>
|
||||
<ClCompile Include="util\atomic2.cpp">
|
||||
<PrecompiledHeader>NotUsing</PrecompiledHeader>
|
||||
</ClCompile>
|
||||
<ClCompile Include="..\Utilities\bin_patch.cpp">
|
||||
<PrecompiledHeader>NotUsing</PrecompiledHeader>
|
||||
</ClCompile>
|
||||
|
@ -830,6 +830,9 @@
|
||||
<ClCompile Include="util\atomic.cpp">
|
||||
<Filter>Utilities</Filter>
|
||||
</ClCompile>
|
||||
<ClCompile Include="util\atomic2.cpp">
|
||||
<Filter>Utilities</Filter>
|
||||
</ClCompile>
|
||||
<ClCompile Include="Crypto\aesni.cpp">
|
||||
<Filter>Crypto</Filter>
|
||||
</ClCompile>
|
||||
|
308
rpcs3/util/atomic2.cpp
Normal file
308
rpcs3/util/atomic2.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,308 @@
|
||||
#include "atomic2.hpp"
|
||||
#include "Utilities/JIT.h"
|
||||
#include "Utilities/asm.h"
|
||||
#include "Utilities/sysinfo.h"
|
||||
|
||||
//
|
||||
static const bool s_use_rtm = utils::has_rtm();
|
||||
|
||||
// 4095 records max
|
||||
static constexpr u64 s_rec_gcount = 4096 / 64;
|
||||
|
||||
// Global record pool
|
||||
static stx::multi_cas_record s_records[s_rec_gcount * 64]{};
|
||||
|
||||
// Allocation bits (without first element)
|
||||
static atomic_t<u64> s_rec_bits[s_rec_gcount]{1};
|
||||
|
||||
static constexpr u64 s_state_mask = 3;
|
||||
static constexpr u64 s_state_undef = 0;
|
||||
static constexpr u64 s_state_failure = 1;
|
||||
static constexpr u64 s_state_success = 2;
|
||||
static constexpr u64 s_ref_mask = ~s_state_mask;
|
||||
static constexpr u64 s_ref_one = s_state_mask + 1;
|
||||
|
||||
static u64 rec_alloc()
|
||||
{
|
||||
const u32 start = __rdtsc();
|
||||
|
||||
for (u32 i = 0;; i++)
|
||||
{
|
||||
const u32 group = (i + start) % s_rec_gcount;
|
||||
|
||||
const auto [bits, ok] = s_rec_bits[group].fetch_op([](u64& bits)
|
||||
{
|
||||
if (~bits)
|
||||
{
|
||||
// Set lowest clear bit
|
||||
bits |= bits + 1;
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return false;
|
||||
});
|
||||
|
||||
if (ok)
|
||||
{
|
||||
// Find lowest clear bit
|
||||
return group * 64 + utils::cnttz64(~bits, false);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// TODO: unreachable
|
||||
std::abort();
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
static bool cmpxchg16(s64(&dest)[2], s64(&cmp_res)[2], s64 exch_high, s64 exch_low)
|
||||
{
|
||||
#ifdef _MSC_VER
|
||||
return !!_InterlockedCompareExchange128(dest, exch_high, exch_low, cmp_res);
|
||||
#else
|
||||
s64 exch[2]{exch_low, exch_high};
|
||||
return __atomic_compare_exchange(&dest, &cmp_res, &exch, false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST);
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool stx::multi_cas_record::commit() const noexcept
|
||||
{
|
||||
// Transaction cancelled
|
||||
if (m_count == 0)
|
||||
{
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Try TSX if available
|
||||
if (s_use_rtm)
|
||||
{
|
||||
// TODO
|
||||
}
|
||||
|
||||
static auto rec_unref = [](u64 id)
|
||||
{
|
||||
if (id && id < s_rec_gcount * 64)
|
||||
{
|
||||
auto [_, ok] = s_records[id].m_state.fetch_op([](u64& state)
|
||||
{
|
||||
if (state < s_ref_one)
|
||||
{
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
state -= s_ref_one;
|
||||
|
||||
if (state < s_ref_one)
|
||||
{
|
||||
state = 0;
|
||||
return 2;
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 1;
|
||||
});
|
||||
|
||||
if (ok > 1)
|
||||
{
|
||||
s_rec_bits[id / 64] &= ~(u64{1} << (id % 64));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
// Helper function to complete successful transaction
|
||||
static auto rec_complete = [](u64 id)
|
||||
{
|
||||
for (u32 i = 0; i < s_records[id].m_count; i++)
|
||||
{
|
||||
auto& item = s_records[id].m_list[i];
|
||||
|
||||
atomic2 cmp;
|
||||
cmp.m_data[0] = item.m_old;
|
||||
cmp.m_data[1] = id;
|
||||
|
||||
if (item.m_addr->load() == item.m_old && atomic_storage<s64>::load(item.m_addr->m_data[1]) == id)
|
||||
{
|
||||
if (cmpxchg16(item.m_addr->m_data, cmp.m_data, 0, item.m_new))
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
// Helper function to deal with existing transaction
|
||||
static auto rec_try_abort = [](u64 id) -> u64
|
||||
{
|
||||
if (id >= s_rec_gcount * 64)
|
||||
{
|
||||
std::abort();
|
||||
}
|
||||
|
||||
auto [_old, ok] = s_records[id].m_state.fetch_op([](u64& state)
|
||||
{
|
||||
if (state < s_ref_one)
|
||||
{
|
||||
// Don't reference if no references
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if ((state & s_state_mask) == s_state_undef)
|
||||
{
|
||||
// Break transaction if possible
|
||||
state |= s_state_failure;
|
||||
}
|
||||
|
||||
state += s_ref_one;
|
||||
return true;
|
||||
});
|
||||
|
||||
if (!ok)
|
||||
{
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if ((_old & s_state_mask) != s_state_success)
|
||||
{
|
||||
// Allow to overwrite failing transaction
|
||||
return id;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Help to complete
|
||||
rec_complete(id);
|
||||
rec_unref(id);
|
||||
return 0;
|
||||
};
|
||||
|
||||
// Single CAS path
|
||||
if (m_count == 1)
|
||||
{
|
||||
atomic2 cmp;
|
||||
cmp.m_data[0] = m_list[0].m_old;
|
||||
cmp.m_data[1] = 0;
|
||||
|
||||
while (auto ptr = m_list[0].m_addr)
|
||||
{
|
||||
if (ptr->load() != m_list[0].m_old)
|
||||
{
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
cmp.m_data[1] = atomic_storage<s64>::load(ptr->m_data[1]);
|
||||
|
||||
if (!cmp.m_data[1] && cmpxchg16(ptr->m_data, cmp.m_data, 0, m_list[0].m_new))
|
||||
{
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
else if (cmp.m_data[0] != m_list[0].m_old)
|
||||
{
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
else if (cmp.m_data[1])
|
||||
{
|
||||
if (u64 _id = rec_try_abort(cmp.m_data[1]))
|
||||
{
|
||||
if (cmpxchg16(ptr->m_data, cmp.m_data, 0, m_list[0].m_new))
|
||||
{
|
||||
rec_unref(_id);
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
rec_unref(_id);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Unreachable
|
||||
std::abort();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Allocate global record and copy data
|
||||
const u64 id = rec_alloc();
|
||||
|
||||
for (u32 i = 0; i < (m_count / 2 + 1); i++)
|
||||
{
|
||||
std::memcpy(s_records[id].m_list + i * 2, m_list + i * 2, sizeof(multi_cas_item) * 2);
|
||||
}
|
||||
|
||||
s_records[id].m_count = m_count;
|
||||
s_records[id].m_state = s_ref_one;
|
||||
|
||||
// Try to install CAS items
|
||||
for (u32 i = 0; i < m_count && (s_records[id].m_state & s_state_mask) == s_state_undef; i++)
|
||||
{
|
||||
atomic2 cmp;
|
||||
cmp.m_data[0] = m_list[i].m_old;
|
||||
cmp.m_data[1] = 0;
|
||||
|
||||
while (auto ptr = m_list[i].m_addr)
|
||||
{
|
||||
if (ptr->load() != m_list[i].m_old)
|
||||
{
|
||||
s_records[id].m_state |= s_state_failure;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
|
||||
cmp.m_data[1] = atomic_storage<s64>::load(ptr->m_data[1]);
|
||||
|
||||
if (!cmp.m_data[1] && cmpxchg16(ptr->m_data, cmp.m_data, id, m_list[i].m_old))
|
||||
{
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
else if (cmp.m_data[0] != m_list[i].m_old)
|
||||
{
|
||||
s_records[id].m_state |= s_state_failure;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
else if (cmp.m_data[1])
|
||||
{
|
||||
if (u64 _id = rec_try_abort(cmp.m_data[1]))
|
||||
{
|
||||
if (cmpxchg16(ptr->m_data, cmp.m_data, id, m_list[i].m_old))
|
||||
{
|
||||
rec_unref(_id);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
|
||||
rec_unref(_id);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
s_records[id].m_state |= s_state_failure;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Try to acknowledge transaction success
|
||||
auto [_, ok] = s_records[id].m_state.fetch_op([](u64& state)
|
||||
{
|
||||
if (state & s_state_failure)
|
||||
{
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
state |= s_state_success;
|
||||
return true;
|
||||
});
|
||||
|
||||
// Complete transaction on success, or cleanup on failure
|
||||
for (u32 i = 0; i < m_count; i++)
|
||||
{
|
||||
auto& item = m_list[i];
|
||||
|
||||
atomic2 cmp;
|
||||
cmp.m_data[0] = item.m_old;
|
||||
cmp.m_data[1] = id;
|
||||
|
||||
if (item.m_addr->load() == item.m_old && atomic_storage<s64>::load(item.m_addr->m_data[1]) == id)
|
||||
{
|
||||
// Restore old or set new
|
||||
cmpxchg16(item.m_addr->m_data, cmp.m_data, 0, ok ? item.m_new : item.m_old);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
rec_unref(id);
|
||||
return ok;
|
||||
}
|
156
rpcs3/util/atomic2.hpp
Normal file
156
rpcs3/util/atomic2.hpp
Normal file
@ -0,0 +1,156 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
|
||||
#include <cstdint>
|
||||
#include "util/atomic.hpp"
|
||||
|
||||
namespace stx
|
||||
{
|
||||
// Unsigned 64-bit atomic for multi-cas (occupies 128 bits)
|
||||
class alignas(16) atomic2
|
||||
{
|
||||
// First 64-bit value is an actual value, second one is an allocated control block pointer (if not zero)
|
||||
std::int64_t m_data[2]{};
|
||||
|
||||
friend class multi_cas_record;
|
||||
|
||||
public:
|
||||
// Can't be really uninitialized or it'll be fundamentally broken
|
||||
constexpr atomic2() noexcept = default;
|
||||
|
||||
atomic2(const atomic2&) = delete;
|
||||
|
||||
atomic2& operator=(const atomic2&) = delete;
|
||||
|
||||
constexpr atomic2(u64 value) noexcept
|
||||
: m_data{static_cast<s64>(value), s64{0}}
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Simply observe the state
|
||||
u64 load() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return atomic_storage<std::uint64_t>::load(m_data[0]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// void wait(u64 old_value) const noexcept;
|
||||
// void notify_one() noexcept;
|
||||
// void notify_all() noexcept;
|
||||
};
|
||||
|
||||
// Atomic CAS item
|
||||
class multi_cas_item
|
||||
{
|
||||
atomic2* m_addr;
|
||||
std::uint64_t m_old;
|
||||
std::uint64_t m_new;
|
||||
|
||||
friend class multi_cas_record;
|
||||
|
||||
public:
|
||||
multi_cas_item() noexcept = default;
|
||||
|
||||
multi_cas_item(const multi_cas_item&) = delete;
|
||||
|
||||
multi_cas_item& operator=(const multi_cas_item&) = delete;
|
||||
|
||||
u64 get_old() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return m_old;
|
||||
}
|
||||
|
||||
operator u64() const noexcept
|
||||
{
|
||||
return m_new;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void operator=(u64 value) noexcept
|
||||
{
|
||||
m_new = value;
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
// An object passed to multi_cas lambda
|
||||
class alignas(64) multi_cas_record
|
||||
{
|
||||
// Ref counter and Multi-CAS state
|
||||
atomic_t<std::uint64_t> m_state;
|
||||
|
||||
// Total number of CASes
|
||||
std::uint64_t m_count;
|
||||
|
||||
// Support up to 10 CASes
|
||||
multi_cas_item m_list[10];
|
||||
|
||||
public:
|
||||
// Read atomic value and allocate "writable" item
|
||||
multi_cas_item& load(atomic2& atom) noexcept
|
||||
{
|
||||
if (m_count >= std::size(m_list))
|
||||
{
|
||||
std::abort();
|
||||
}
|
||||
|
||||
auto& r = m_list[m_count++];
|
||||
r.m_addr = &atom;
|
||||
r.m_old = atom.load();
|
||||
r.m_new = r.m_old;
|
||||
return r;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Reset transaction (invalidates item references)
|
||||
void cancel() noexcept
|
||||
{
|
||||
m_count = 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Try to commit sudoku (don't call)
|
||||
bool commit() const noexcept;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template <typename T>
|
||||
struct multi_cas_result
|
||||
{
|
||||
static constexpr bool is_void = false;
|
||||
|
||||
T ret;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template <>
|
||||
struct multi_cas_result<void>
|
||||
{
|
||||
static constexpr bool is_void = true;
|
||||
};
|
||||
|
||||
template <typename Context>
|
||||
class multi_cas final : Context, multi_cas_record, public multi_cas_result<std::invoke_result_t<Context, multi_cas_record&>>
|
||||
{
|
||||
using result = multi_cas_result<std::invoke_result_t<Context, multi_cas_record&>>;
|
||||
using record = multi_cas_record;
|
||||
|
||||
public:
|
||||
// Implicit deduction guide candidate constructor (for lambda)
|
||||
multi_cas(Context&& f) noexcept
|
||||
: Context(std::forward<Context>(f))
|
||||
{
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
multi_cas_record& rec = *this;
|
||||
record::cancel();
|
||||
|
||||
if constexpr (result::is_void)
|
||||
{
|
||||
Context::operator()(rec);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
result::ret = Context::operator()(rec);
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (record::commit())
|
||||
{
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
}
|
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