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rust: sync: Add memory barriers
authorBoqun Feng <boqun.feng@gmail.com>
Fri, 5 Sep 2025 04:41:36 +0000 (21:41 -0700)
committerPeter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Mon, 15 Sep 2025 07:38:34 +0000 (09:38 +0200)
Memory barriers are building blocks for concurrent code, hence provide
a minimal set of them.

The compiler barrier, barrier(), is implemented in inline asm instead of
using core::sync::atomic::compiler_fence() because memory models are
different: kernel's atomics are implemented in inline asm therefore the
compiler barrier should be implemented in inline asm as well. Also it's
currently only public to the kernel crate until there's a reasonable
driver usage.

Signed-off-by: Boqun Feng <boqun.feng@gmail.com>
Signed-off-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Reviewed-by: Alice Ryhl <aliceryhl@google.com>
Reviewed-by: Elle Rhumsaa <elle@weathered-steel.dev>
Link: https://lore.kernel.org/all/20250719030827.61357-10-boqun.feng@gmail.com/
rust/helpers/barrier.c [new file with mode: 0644]
rust/helpers/helpers.c
rust/kernel/sync.rs
rust/kernel/sync/barrier.rs [new file with mode: 0644]

diff --git a/rust/helpers/barrier.c b/rust/helpers/barrier.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cdf28ce
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,18 @@
+// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
+
+#include <asm/barrier.h>
+
+void rust_helper_smp_mb(void)
+{
+       smp_mb();
+}
+
+void rust_helper_smp_wmb(void)
+{
+       smp_wmb();
+}
+
+void rust_helper_smp_rmb(void)
+{
+       smp_rmb();
+}
index 7053f9245759a9b000c1a0daf29773e8e066bff0..85ad14b8192501df9c08aeabfc979c757fc8e33b 100644 (file)
@@ -9,6 +9,7 @@
 
 #include "atomic.c"
 #include "auxiliary.c"
+#include "barrier.c"
 #include "blk.c"
 #include "bug.c"
 #include "build_assert.c"
index 7e962e5429d2e9ec210c578f51480c4be6db0f52..bf8943c88a891a9432b09b31227f0bd3c91d0073 100644 (file)
@@ -12,6 +12,7 @@ use pin_init;
 mod arc;
 pub mod aref;
 pub mod atomic;
+pub mod barrier;
 pub mod completion;
 mod condvar;
 pub mod lock;
diff --git a/rust/kernel/sync/barrier.rs b/rust/kernel/sync/barrier.rs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8f2d435
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,61 @@
+// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
+
+//! Memory barriers.
+//!
+//! These primitives have the same semantics as their C counterparts: and the precise definitions
+//! of semantics can be found at [`LKMM`].
+//!
+//! [`LKMM`]: srctree/tools/memory-model/
+
+/// A compiler barrier.
+///
+/// A barrier that prevents compiler from reordering memory accesses across the barrier.
+#[inline(always)]
+pub(crate) fn barrier() {
+    // By default, Rust inline asms are treated as being able to access any memory or flags, hence
+    // it suffices as a compiler barrier.
+    //
+    // SAFETY: An empty asm block.
+    unsafe { core::arch::asm!("") };
+}
+
+/// A full memory barrier.
+///
+/// A barrier that prevents compiler and CPU from reordering memory accesses across the barrier.
+#[inline(always)]
+pub fn smp_mb() {
+    if cfg!(CONFIG_SMP) {
+        // SAFETY: `smp_mb()` is safe to call.
+        unsafe { bindings::smp_mb() };
+    } else {
+        barrier();
+    }
+}
+
+/// A write-write memory barrier.
+///
+/// A barrier that prevents compiler and CPU from reordering memory write accesses across the
+/// barrier.
+#[inline(always)]
+pub fn smp_wmb() {
+    if cfg!(CONFIG_SMP) {
+        // SAFETY: `smp_wmb()` is safe to call.
+        unsafe { bindings::smp_wmb() };
+    } else {
+        barrier();
+    }
+}
+
+/// A read-read memory barrier.
+///
+/// A barrier that prevents compiler and CPU from reordering memory read accesses across the
+/// barrier.
+#[inline(always)]
+pub fn smp_rmb() {
+    if cfg!(CONFIG_SMP) {
+        // SAFETY: `smp_rmb()` is safe to call.
+        unsafe { bindings::smp_rmb() };
+    } else {
+        barrier();
+    }
+}