Documentation/padata.txt

   1 The padata parallel execution mechanism
   2 Last updated for 2.6.34
   3
   4 Padata is a mechanism by which the kernel can farm work out to be done in
   5 parallel on multiple CPUs while retaining the ordering of tasks.  It was
   6 developed for use with the IPsec code, which needs to be able to perform
   7 encryption and decryption on large numbers of packets without reordering
   8 those packets.  The crypto developers made a point of writing padata in a
   9 sufficiently general fashion that it could be put to other uses as well.
  10
  11 The first step in using padata is to set up a padata_instance structure for
  12 overall control of how tasks are to be run:
  13
  14     #include <linux/padata.h>
  15
  16     struct padata_instance *padata_alloc(const struct cpumask *cpumask,
  17                                          struct workqueue_struct *wq);
  18
  19 The cpumask describes which processors will be used to execute work
  20 submitted to this instance.  The workqueue wq is where the work will
  21 actually be done; it should be a multithreaded queue, naturally.
  22
  23 There are functions for enabling and disabling the instance:
  24
  25     int padata_start(struct padata_instance *pinst);
  26     void padata_stop(struct padata_instance *pinst);
  27
  28 These functions are setting or clearing the "PADATA_INIT" flag;
  29 if that flag is not set, other functions will refuse to work.
  30 padata_start returns zero on success (flag set) or -EINVAL if the
  31 padata cpumask contains no active cpu (flag not set).
  32 padata_stop clears the flag and blocks until the padata instance
  33 is unused.
  34
  35 The list of CPUs to be used can be adjusted with these functions:
  36
  37     int padata_set_cpumask(struct padata_instance *pinst,
  38                            cpumask_var_t cpumask);
  39     int padata_add_cpu(struct padata_instance *pinst, int cpu);
  40     int padata_remove_cpu(struct padata_instance *pinst, int cpu);
  41
  42 Changing the CPU mask has the look of an expensive operation, though, so it
  43 probably should not be done with great frequency.
  44
  45 Actually submitting work to the padata instance requires the creation of a
  46 padata_priv structure:
  47
  48     struct padata_priv {
  49         /* Other stuff here... */
  50         void                    (*parallel)(struct padata_priv *padata);
  51         void                    (*serial)(struct padata_priv *padata);
  52     };
  53
  54 This structure will almost certainly be embedded within some larger
  55 structure specific to the work to be done.  Most its fields are private to
  56 padata, but the structure should be zeroed at initialization time, and the
  57 parallel() and serial() functions should be provided.  Those functions will
  58 be called in the process of getting the work done as we will see
  59 momentarily.
  60
  61 The submission of work is done with:
  62
  63     int padata_do_parallel(struct padata_instance *pinst,
  64                            struct padata_priv *padata, int cb_cpu);
  65
  66 The pinst and padata structures must be set up as described above; cb_cpu
  67 specifies which CPU will be used for the final callback when the work is
  68 done; it must be in the current instance's CPU mask.  The return value from
  69 padata_do_parallel() is zero on success, indicating that the work is in
  70 progress. -EBUSY means that somebody, somewhere else is messing with the
  71 instance's CPU mask, while -EINVAL is a complaint about cb_cpu not being
  72 in that CPU mask or about a not running instance.
  73
  74 Each task submitted to padata_do_parallel() will, in turn, be passed to
  75 exactly one call to the above-mentioned parallel() function, on one CPU, so
  76 true parallelism is achieved by submitting multiple tasks.  Despite the
  77 fact that the workqueue is used to make these calls, parallel() is run with
  78 software interrupts disabled and thus cannot sleep.  The parallel()
  79 function gets the padata_priv structure pointer as its lone parameter;
  80 information about the actual work to be done is probably obtained by using
  81 container_of() to find the enclosing structure.
  82
  83 Note that parallel() has no return value; the padata subsystem assumes that
  84 parallel() will take responsibility for the task from this point.  The work
  85 need not be completed during this call, but, if parallel() leaves work
  86 outstanding, it should be prepared to be called again with a new job before
  87 the previous one completes.  When a task does complete, parallel() (or
  88 whatever function actually finishes the job) should inform padata of the
  89 fact with a call to:
  90
  91     void padata_do_serial(struct padata_priv *padata);
  92
  93 At some point in the future, padata_do_serial() will trigger a call to the
  94 serial() function in the padata_priv structure.  That call will happen on
  95 the CPU requested in the initial call to padata_do_parallel(); it, too, is
  96 done through the workqueue, but with local software interrupts disabled.
  97 Note that this call may be deferred for a while since the padata code takes
  98 pains to ensure that tasks are completed in the order in which they were
  99 submitted.
 100
 101 The one remaining function in the padata API should be called to clean up
 102 when a padata instance is no longer needed:
 103
 104     void padata_free(struct padata_instance *pinst);
 105
 106 This function will busy-wait while any remaining tasks are completed, so it
 107 might be best not to call it while there is work outstanding.  Shutting
 108 down the workqueue, if necessary, should be done separately.