rcu: Prepare for synchronization fixes: clean up for non-NO_HZ handling of ->complete...
[linux-flexiantxendom0-natty.git] / kernel / rcutree.c
1 /*
2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
17  *
18  * Copyright IBM Corporation, 2008
19  *
20  * Authors: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
21  *          Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
22  *          Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com> Hierarchical version
23  *
24  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@us.ibm.com>
25  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
26  *
27  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
28  *      Documentation/RCU
29  */
30 #include <linux/types.h>
31 #include <linux/kernel.h>
32 #include <linux/init.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/rcupdate.h>
36 #include <linux/interrupt.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/nmi.h>
39 #include <asm/atomic.h>
40 #include <linux/bitops.h>
41 #include <linux/module.h>
42 #include <linux/completion.h>
43 #include <linux/moduleparam.h>
44 #include <linux/percpu.h>
45 #include <linux/notifier.h>
46 #include <linux/cpu.h>
47 #include <linux/mutex.h>
48 #include <linux/time.h>
49
50 #include "rcutree.h"
51
52 /* Data structures. */
53
54 static struct lock_class_key rcu_root_class;
55
56 #define RCU_STATE_INITIALIZER(name) { \
57         .level = { &name.node[0] }, \
58         .levelcnt = { \
59                 NUM_RCU_LVL_0,  /* root of hierarchy. */ \
60                 NUM_RCU_LVL_1, \
61                 NUM_RCU_LVL_2, \
62                 NUM_RCU_LVL_3, /* == MAX_RCU_LVLS */ \
63         }, \
64         .signaled = RCU_GP_IDLE, \
65         .gpnum = -300, \
66         .completed = -300, \
67         .onofflock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.onofflock), \
68         .orphan_cbs_list = NULL, \
69         .orphan_cbs_tail = &name.orphan_cbs_list, \
70         .orphan_qlen = 0, \
71         .fqslock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.fqslock), \
72         .n_force_qs = 0, \
73         .n_force_qs_ngp = 0, \
74 }
75
76 struct rcu_state rcu_sched_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_sched_state);
77 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_sched_data);
78
79 struct rcu_state rcu_bh_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh_state);
80 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data);
81
82
83 /*
84  * Return true if an RCU grace period is in progress.  The ACCESS_ONCE()s
85  * permit this function to be invoked without holding the root rcu_node
86  * structure's ->lock, but of course results can be subject to change.
87  */
88 static int rcu_gp_in_progress(struct rcu_state *rsp)
89 {
90         return ACCESS_ONCE(rsp->completed) != ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
91 }
92
93 /*
94  * Note a quiescent state.  Because we do not need to know
95  * how many quiescent states passed, just if there was at least
96  * one since the start of the grace period, this just sets a flag.
97  */
98 void rcu_sched_qs(int cpu)
99 {
100         struct rcu_data *rdp;
101
102         rdp = &per_cpu(rcu_sched_data, cpu);
103         rdp->passed_quiesc_completed = rdp->completed;
104         barrier();
105         rdp->passed_quiesc = 1;
106         rcu_preempt_note_context_switch(cpu);
107 }
108
109 void rcu_bh_qs(int cpu)
110 {
111         struct rcu_data *rdp;
112
113         rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
114         rdp->passed_quiesc_completed = rdp->completed;
115         barrier();
116         rdp->passed_quiesc = 1;
117 }
118
119 #ifdef CONFIG_NO_HZ
120 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
121         .dynticks_nesting = 1,
122         .dynticks = 1,
123 };
124 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
125
126 static int blimit = 10;         /* Maximum callbacks per softirq. */
127 static int qhimark = 10000;     /* If this many pending, ignore blimit. */
128 static int qlowmark = 100;      /* Once only this many pending, use blimit. */
129
130 module_param(blimit, int, 0);
131 module_param(qhimark, int, 0);
132 module_param(qlowmark, int, 0);
133
134 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed);
135 static int rcu_pending(int cpu);
136
137 /*
138  * Return the number of RCU-sched batches processed thus far for debug & stats.
139  */
140 long rcu_batches_completed_sched(void)
141 {
142         return rcu_sched_state.completed;
143 }
144 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_sched);
145
146 /*
147  * Return the number of RCU BH batches processed thus far for debug & stats.
148  */
149 long rcu_batches_completed_bh(void)
150 {
151         return rcu_bh_state.completed;
152 }
153 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
154
155 /*
156  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
157  */
158 static int
159 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
160 {
161         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
162 }
163
164 /*
165  * Does the current CPU require a yet-as-unscheduled grace period?
166  */
167 static int
168 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
169 {
170         return *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] && !rcu_gp_in_progress(rsp);
171 }
172
173 /*
174  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
175  */
176 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
177 {
178         return &rsp->node[0];
179 }
180
181 /*
182  * Record the specified "completed" value, which is later used to validate
183  * dynticks counter manipulations and CPU-offline checks.  Specify
184  * "rsp->completed - 1" to unconditionally invalidate any future dynticks
185  * manipulations and CPU-offline checks.  Such invalidation is useful at
186  * the beginning of a grace period.
187  */
188 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
189 {
190         rsp->dynticks_completed = comp;
191 }
192
193 #ifdef CONFIG_SMP
194
195 /*
196  * Recall the previously recorded value of the completion for dynticks.
197  */
198 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
199 {
200         return rsp->dynticks_completed;
201 }
202
203 /*
204  * If the specified CPU is offline, tell the caller that it is in
205  * a quiescent state.  Otherwise, whack it with a reschedule IPI.
206  * Grace periods can end up waiting on an offline CPU when that
207  * CPU is in the process of coming online -- it will be added to the
208  * rcu_node bitmasks before it actually makes it online.  The same thing
209  * can happen while a CPU is in the process of coming online.  Because this
210  * race is quite rare, we check for it after detecting that the grace
211  * period has been delayed rather than checking each and every CPU
212  * each and every time we start a new grace period.
213  */
214 static int rcu_implicit_offline_qs(struct rcu_data *rdp)
215 {
216         /*
217          * If the CPU is offline, it is in a quiescent state.  We can
218          * trust its state not to change because interrupts are disabled.
219          */
220         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
221                 rdp->offline_fqs++;
222                 return 1;
223         }
224
225         /* If preemptable RCU, no point in sending reschedule IPI. */
226         if (rdp->preemptable)
227                 return 0;
228
229         /* The CPU is online, so send it a reschedule IPI. */
230         if (rdp->cpu != smp_processor_id())
231                 smp_send_reschedule(rdp->cpu);
232         else
233                 set_need_resched();
234         rdp->resched_ipi++;
235         return 0;
236 }
237
238 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
239
240 #ifdef CONFIG_NO_HZ
241
242 /**
243  * rcu_enter_nohz - inform RCU that current CPU is entering nohz
244  *
245  * Enter nohz mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
246  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
247  * critical sections can occur in irq handlers in nohz mode, a possibility
248  * handled by rcu_irq_enter() and rcu_irq_exit()).
249  */
250 void rcu_enter_nohz(void)
251 {
252         unsigned long flags;
253         struct rcu_dynticks *rdtp;
254
255         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
256         local_irq_save(flags);
257         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
258         rdtp->dynticks++;
259         rdtp->dynticks_nesting--;
260         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks & 0x1);
261         local_irq_restore(flags);
262 }
263
264 /*
265  * rcu_exit_nohz - inform RCU that current CPU is leaving nohz
266  *
267  * Exit nohz mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
268  * read-side critical sections normally occur.
269  */
270 void rcu_exit_nohz(void)
271 {
272         unsigned long flags;
273         struct rcu_dynticks *rdtp;
274
275         local_irq_save(flags);
276         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
277         rdtp->dynticks++;
278         rdtp->dynticks_nesting++;
279         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks & 0x1));
280         local_irq_restore(flags);
281         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
282 }
283
284 /**
285  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
286  *
287  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
288  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
289  * RCU grace-period handling know that the CPU is active.
290  */
291 void rcu_nmi_enter(void)
292 {
293         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
294
295         if (rdtp->dynticks & 0x1)
296                 return;
297         rdtp->dynticks_nmi++;
298         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks_nmi & 0x1));
299         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
300 }
301
302 /**
303  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
304  *
305  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
306  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
307  * RCU grace-period handling know that the CPU is no longer active.
308  */
309 void rcu_nmi_exit(void)
310 {
311         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
312
313         if (rdtp->dynticks & 0x1)
314                 return;
315         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
316         rdtp->dynticks_nmi++;
317         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nmi & 0x1);
318 }
319
320 /**
321  * rcu_irq_enter - inform RCU of entry to hard irq context
322  *
323  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, this updates the
324  * rdtp->dynticks to let the RCU handling know that the CPU is active.
325  */
326 void rcu_irq_enter(void)
327 {
328         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
329
330         if (rdtp->dynticks_nesting++)
331                 return;
332         rdtp->dynticks++;
333         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks & 0x1));
334         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
335 }
336
337 /**
338  * rcu_irq_exit - inform RCU of exit from hard irq context
339  *
340  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, update the rdp->dynticks
341  * to put let the RCU handling be aware that the CPU is going back to idle
342  * with no ticks.
343  */
344 void rcu_irq_exit(void)
345 {
346         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
347
348         if (--rdtp->dynticks_nesting)
349                 return;
350         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
351         rdtp->dynticks++;
352         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks & 0x1);
353
354         /* If the interrupt queued a callback, get out of dyntick mode. */
355         if (__get_cpu_var(rcu_sched_data).nxtlist ||
356             __get_cpu_var(rcu_bh_data).nxtlist)
357                 set_need_resched();
358 }
359
360 #ifdef CONFIG_SMP
361
362 /*
363  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
364  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
365  * is in dynticks idle mode, which is an extended quiescent state.
366  */
367 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
368 {
369         int ret;
370         int snap;
371         int snap_nmi;
372
373         snap = rdp->dynticks->dynticks;
374         snap_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
375         smp_mb();       /* Order sampling of snap with end of grace period. */
376         rdp->dynticks_snap = snap;
377         rdp->dynticks_nmi_snap = snap_nmi;
378         ret = ((snap & 0x1) == 0) && ((snap_nmi & 0x1) == 0);
379         if (ret)
380                 rdp->dynticks_fqs++;
381         return ret;
382 }
383
384 /*
385  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
386  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
387  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
388  * for this same CPU.
389  */
390 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
391 {
392         long curr;
393         long curr_nmi;
394         long snap;
395         long snap_nmi;
396
397         curr = rdp->dynticks->dynticks;
398         snap = rdp->dynticks_snap;
399         curr_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
400         snap_nmi = rdp->dynticks_nmi_snap;
401         smp_mb(); /* force ordering with cpu entering/leaving dynticks. */
402
403         /*
404          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
405          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
406          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
407          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
408          * read-side critical section that started before the beginning
409          * of the current RCU grace period.
410          */
411         if ((curr != snap || (curr & 0x1) == 0) &&
412             (curr_nmi != snap_nmi || (curr_nmi & 0x1) == 0)) {
413                 rdp->dynticks_fqs++;
414                 return 1;
415         }
416
417         /* Go check for the CPU being offline. */
418         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
419 }
420
421 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
422
423 #else /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
424
425 #ifdef CONFIG_SMP
426
427 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
428 {
429         return 0;
430 }
431
432 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
433 {
434         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
435 }
436
437 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
438
439 #endif /* #else #ifdef CONFIG_NO_HZ */
440
441 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
442
443 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
444 {
445         rsp->gp_start = jiffies;
446         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_CHECK;
447 }
448
449 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
450 {
451         int cpu;
452         long delta;
453         unsigned long flags;
454         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
455
456         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
457
458         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
459         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
460         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || !rcu_gp_in_progress(rsp)) {
461                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
462                 return;
463         }
464         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
465
466         /*
467          * Now rat on any tasks that got kicked up to the root rcu_node
468          * due to CPU offlining.
469          */
470         rcu_print_task_stall(rnp);
471         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
472
473         /* OK, time to rat on our buddy... */
474
475         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU stalls:");
476         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
477                 rcu_print_task_stall(rnp);
478                 if (rnp->qsmask == 0)
479                         continue;
480                 for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
481                         if (rnp->qsmask & (1UL << cpu))
482                                 printk(" %d", rnp->grplo + cpu);
483         }
484         printk(" (detected by %d, t=%ld jiffies)\n",
485                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start));
486         trigger_all_cpu_backtrace();
487
488         force_quiescent_state(rsp, 0);  /* Kick them all. */
489 }
490
491 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
492 {
493         unsigned long flags;
494         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
495
496         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU %d stall (t=%lu jiffies)\n",
497                         smp_processor_id(), jiffies - rsp->gp_start);
498         trigger_all_cpu_backtrace();
499
500         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
501         if ((long)(jiffies - rsp->jiffies_stall) >= 0)
502                 rsp->jiffies_stall =
503                         jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
504         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
505
506         set_need_resched();  /* kick ourselves to get things going. */
507 }
508
509 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
510 {
511         long delta;
512         struct rcu_node *rnp;
513
514         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
515         rnp = rdp->mynode;
516         if ((rnp->qsmask & rdp->grpmask) && delta >= 0) {
517
518                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
519                 print_cpu_stall(rsp);
520
521         } else if (rcu_gp_in_progress(rsp) && delta >= RCU_STALL_RAT_DELAY) {
522
523                 /* They had two time units to dump stack, so complain. */
524                 print_other_cpu_stall(rsp);
525         }
526 }
527
528 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
529
530 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
531 {
532 }
533
534 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
535 {
536 }
537
538 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
539
540 /*
541  * Update CPU-local rcu_data state to record the newly noticed grace period.
542  * This is used both when we started the grace period and when we notice
543  * that someone else started the grace period.
544  */
545 static void note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
546 {
547         rdp->qs_pending = 1;
548         rdp->passed_quiesc = 0;
549         rdp->gpnum = rsp->gpnum;
550 }
551
552 /*
553  * Did someone else start a new RCU grace period start since we last
554  * checked?  Update local state appropriately if so.  Must be called
555  * on the CPU corresponding to rdp.
556  */
557 static int
558 check_for_new_grace_period(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
559 {
560         unsigned long flags;
561         int ret = 0;
562
563         local_irq_save(flags);
564         if (rdp->gpnum != rsp->gpnum) {
565                 note_new_gpnum(rsp, rdp);
566                 ret = 1;
567         }
568         local_irq_restore(flags);
569         return ret;
570 }
571
572 /*
573  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
574  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
575  * the root node's ->lock, which is released before return.  Hard irqs must
576  * be disabled.
577  */
578 static void
579 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
580         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
581 {
582         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
583         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
584
585         if (!cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
586                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
587                 return;
588         }
589
590         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
591         rsp->gpnum++;
592         WARN_ON_ONCE(rsp->signaled == RCU_GP_INIT);
593         rsp->signaled = RCU_GP_INIT; /* Hold off force_quiescent_state. */
594         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
595         record_gp_stall_check_time(rsp);
596         dyntick_record_completed(rsp, rsp->completed - 1);
597         note_new_gpnum(rsp, rdp);
598
599         /*
600          * Because this CPU just now started the new grace period, we know
601          * that all of its callbacks will be covered by this upcoming grace
602          * period, even the ones that were registered arbitrarily recently.
603          * Therefore, advance all outstanding callbacks to RCU_WAIT_TAIL.
604          *
605          * Other CPUs cannot be sure exactly when the grace period started.
606          * Therefore, their recently registered callbacks must pass through
607          * an additional RCU_NEXT_READY stage, so that they will be handled
608          * by the next RCU grace period.
609          */
610         rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
611         rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
612
613         /* Special-case the common single-level case. */
614         if (NUM_RCU_NODES == 1) {
615                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
616                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
617                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
618                 rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state OK. */
619                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
620                 return;
621         }
622
623         spin_unlock(&rnp->lock);  /* leave irqs disabled. */
624
625
626         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
627         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
628
629         /*
630          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
631          * structures for all currently online CPUs in breadth-first
632          * order, starting from the root rcu_node structure.  This
633          * operation relies on the layout of the hierarchy within the
634          * rsp->node[] array.  Note that other CPUs will access only
635          * the leaves of the hierarchy, which still indicate that no
636          * grace period is in progress, at least until the corresponding
637          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
638          * CPU-hotplug operations.
639          *
640          * Note that the grace period cannot complete until we finish
641          * the initialization process, as there will be at least one
642          * qsmask bit set in the root node until that time, namely the
643          * one corresponding to this CPU, due to the fact that we have
644          * irqs disabled.
645          */
646         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
647                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
648                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
649                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
650                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
651                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
652         }
653
654         rnp = rcu_get_root(rsp);
655         spin_lock(&rnp->lock);                  /* irqs already disabled. */
656         rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state now OK. */
657         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
658         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
659 }
660
661 /*
662  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
663  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
664  * belongs.
665  */
666 static void
667 rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
668 {
669         long completed_snap;
670         unsigned long flags;
671
672         local_irq_save(flags);
673         completed_snap = ACCESS_ONCE(rsp->completed);  /* outside of lock. */
674
675         /* Did another grace period end? */
676         if (rdp->completed != completed_snap) {
677
678                 /* Advance callbacks.  No harm if list empty. */
679                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL];
680                 rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL];
681                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
682
683                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
684                 rdp->completed = completed_snap;
685         }
686         local_irq_restore(flags);
687 }
688
689 /*
690  * Clean up after the prior grace period and let rcu_start_gp() start up
691  * the next grace period if one is needed.  Note that the caller must
692  * hold rnp->lock, as required by rcu_start_gp(), which will release it.
693  */
694 static void cpu_quiet_msk_finish(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
695         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
696 {
697         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
698         rsp->completed = rsp->gpnum;
699         rsp->signaled = RCU_GP_IDLE;
700         rcu_process_gp_end(rsp, rsp->rda[smp_processor_id()]);
701         rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases root node's rnp->lock. */
702 }
703
704 /*
705  * Similar to cpu_quiet(), for which it is a helper function.  Allows
706  * a group of CPUs to be quieted at one go, though all the CPUs in the
707  * group must be represented by the same leaf rcu_node structure.
708  * That structure's lock must be held upon entry, and it is released
709  * before return.
710  */
711 static void
712 cpu_quiet_msk(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
713               unsigned long flags)
714         __releases(rnp->lock)
715 {
716         struct rcu_node *rnp_c;
717
718         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
719         for (;;) {
720                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
721
722                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
723                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
724                         return;
725                 }
726                 rnp->qsmask &= ~mask;
727                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempted_readers(rnp)) {
728
729                         /* Other bits still set at this level, so done. */
730                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
731                         return;
732                 }
733                 mask = rnp->grpmask;
734                 if (rnp->parent == NULL) {
735
736                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
737
738                         break;
739                 }
740                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
741                 rnp_c = rnp;
742                 rnp = rnp->parent;
743                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
744                 WARN_ON_ONCE(rnp_c->qsmask);
745         }
746
747         /*
748          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
749          * state for this grace period.  Invoke cpu_quiet_msk_finish()
750          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
751          */
752         cpu_quiet_msk_finish(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
753 }
754
755 /*
756  * Record a quiescent state for the specified CPU, which must either be
757  * the current CPU.  The lastcomp argument is used to make sure we are
758  * still in the grace period of interest.  We don't want to end the current
759  * grace period based on quiescent states detected in an earlier grace
760  * period!
761  */
762 static void
763 cpu_quiet(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp, long lastcomp)
764 {
765         unsigned long flags;
766         unsigned long mask;
767         struct rcu_node *rnp;
768
769         rnp = rdp->mynode;
770         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
771         if (lastcomp != ACCESS_ONCE(rsp->completed)) {
772
773                 /*
774                  * Someone beat us to it for this grace period, so leave.
775                  * The race with GP start is resolved by the fact that we
776                  * hold the leaf rcu_node lock, so that the per-CPU bits
777                  * cannot yet be initialized -- so we would simply find our
778                  * CPU's bit already cleared in cpu_quiet_msk() if this race
779                  * occurred.
780                  */
781                 rdp->passed_quiesc = 0; /* try again later! */
782                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
783                 return;
784         }
785         mask = rdp->grpmask;
786         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
787                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
788         } else {
789                 rdp->qs_pending = 0;
790
791                 /*
792                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
793                  * callbacks can be processed during the next GP.
794                  */
795                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
796
797                 cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags); /* releases rnp->lock */
798         }
799 }
800
801 /*
802  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
803  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
804  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
805  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
806  */
807 static void
808 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
809 {
810         /* If there is now a new grace period, record and return. */
811         if (check_for_new_grace_period(rsp, rdp))
812                 return;
813
814         /*
815          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
816          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
817          */
818         if (!rdp->qs_pending)
819                 return;
820
821         /*
822          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
823          * period? If no, then exit and wait for the next call.
824          */
825         if (!rdp->passed_quiesc)
826                 return;
827
828         /* Tell RCU we are done (but cpu_quiet() will be the judge of that). */
829         cpu_quiet(rdp->cpu, rsp, rdp, rdp->passed_quiesc_completed);
830 }
831
832 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
833
834 /*
835  * Move a dying CPU's RCU callbacks to the ->orphan_cbs_list for the
836  * specified flavor of RCU.  The callbacks will be adopted by the next
837  * _rcu_barrier() invocation or by the CPU_DEAD notifier, whichever
838  * comes first.  Because this is invoked from the CPU_DYING notifier,
839  * irqs are already disabled.
840  */
841 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
842 {
843         int i;
844         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
845
846         if (rdp->nxtlist == NULL)
847                 return;  /* irqs disabled, so comparison is stable. */
848         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
849         *rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxtlist;
850         rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
851         rdp->nxtlist = NULL;
852         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
853                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
854         rsp->orphan_qlen += rdp->qlen;
855         rdp->qlen = 0;
856         spin_unlock(&rsp->onofflock);  /* irqs remain disabled. */
857 }
858
859 /*
860  * Adopt previously orphaned RCU callbacks.
861  */
862 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
863 {
864         unsigned long flags;
865         struct rcu_data *rdp;
866
867         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
868         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
869         if (rsp->orphan_cbs_list == NULL) {
870                 spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
871                 return;
872         }
873         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_list;
874         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_tail;
875         rdp->qlen += rsp->orphan_qlen;
876         rsp->orphan_cbs_list = NULL;
877         rsp->orphan_cbs_tail = &rsp->orphan_cbs_list;
878         rsp->orphan_qlen = 0;
879         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
880 }
881
882 /*
883  * Remove the outgoing CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy
884  * and move all callbacks from the outgoing CPU to the current one.
885  */
886 static void __rcu_offline_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
887 {
888         unsigned long flags;
889         long lastcomp;
890         unsigned long mask;
891         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
892         struct rcu_node *rnp;
893
894         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
895         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
896
897         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
898         rnp = rdp->mynode;      /* this is the outgoing CPU's rnp. */
899         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
900         do {
901                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
902                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
903                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
904                         spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
905                         break;
906                 }
907
908                 /*
909                  * If there was a task blocking the current grace period,
910                  * and if all CPUs have checked in, we need to propagate
911                  * the quiescent state up the rcu_node hierarchy.  But that
912                  * is inconvenient at the moment due to deadlock issues if
913                  * this should end the current grace period.  So set the
914                  * offlined CPU's bit in ->qsmask in order to force the
915                  * next force_quiescent_state() invocation to clean up this
916                  * mess in a deadlock-free manner.
917                  */
918                 if (rcu_preempt_offline_tasks(rsp, rnp, rdp) && !rnp->qsmask)
919                         rnp->qsmask |= mask;
920
921                 mask = rnp->grpmask;
922                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
923                 rnp = rnp->parent;
924         } while (rnp != NULL);
925         lastcomp = rsp->completed;
926
927         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
928
929         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
930 }
931
932 /*
933  * Remove the specified CPU from the RCU hierarchy and move any pending
934  * callbacks that it might have to the current CPU.  This code assumes
935  * that at least one CPU in the system will remain running at all times.
936  * Any attempt to offline -all- CPUs is likely to strand RCU callbacks.
937  */
938 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
939 {
940         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_sched_state);
941         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_bh_state);
942         rcu_preempt_offline_cpu(cpu);
943 }
944
945 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
946
947 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
948 {
949 }
950
951 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
952 {
953 }
954
955 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
956 {
957 }
958
959 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
960
961 /*
962  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
963  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
964  */
965 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
966 {
967         unsigned long flags;
968         struct rcu_head *next, *list, **tail;
969         int count;
970
971         /* If no callbacks are ready, just return.*/
972         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
973                 return;
974
975         /*
976          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
977          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
978          */
979         local_irq_save(flags);
980         list = rdp->nxtlist;
981         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
982         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
983         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
984         for (count = RCU_NEXT_SIZE - 1; count >= 0; count--)
985                 if (rdp->nxttail[count] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
986                         rdp->nxttail[count] = &rdp->nxtlist;
987         local_irq_restore(flags);
988
989         /* Invoke callbacks. */
990         count = 0;
991         while (list) {
992                 next = list->next;
993                 prefetch(next);
994                 list->func(list);
995                 list = next;
996                 if (++count >= rdp->blimit)
997                         break;
998         }
999
1000         local_irq_save(flags);
1001
1002         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
1003         rdp->qlen -= count;
1004         if (list != NULL) {
1005                 *tail = rdp->nxtlist;
1006                 rdp->nxtlist = list;
1007                 for (count = 0; count < RCU_NEXT_SIZE; count++)
1008                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[count])
1009                                 rdp->nxttail[count] = tail;
1010                         else
1011                                 break;
1012         }
1013
1014         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
1015         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
1016                 rdp->blimit = blimit;
1017
1018         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
1019         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
1020                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1021                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1022         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
1023                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1024
1025         local_irq_restore(flags);
1026
1027         /* Re-raise the RCU softirq if there are callbacks remaining. */
1028         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1029                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1030 }
1031
1032 /*
1033  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
1034  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
1035  * Also schedule the RCU softirq handler.
1036  *
1037  * This function must be called with hardirqs disabled.  It is normally
1038  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
1039  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
1040  */
1041 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
1042 {
1043         if (!rcu_pending(cpu))
1044                 return; /* if nothing for RCU to do. */
1045         if (user ||
1046             (idle_cpu(cpu) && rcu_scheduler_active &&
1047              !in_softirq() && hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
1048
1049                 /*
1050                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
1051                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
1052                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
1053                  * a quiescent state, so note it.
1054                  *
1055                  * No memory barrier is required here because both
1056                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
1057                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
1058                  * at least not while the corresponding CPU is online.
1059                  */
1060
1061                 rcu_sched_qs(cpu);
1062                 rcu_bh_qs(cpu);
1063
1064         } else if (!in_softirq()) {
1065
1066                 /*
1067                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
1068                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
1069                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
1070                  * critical section, so note it.
1071                  */
1072
1073                 rcu_bh_qs(cpu);
1074         }
1075         rcu_preempt_check_callbacks(cpu);
1076         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1077 }
1078
1079 #ifdef CONFIG_SMP
1080
1081 /*
1082  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
1083  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
1084  * Returns 1 if the current grace period ends while scanning (possibly
1085  * because we made it end).
1086  */
1087 static int rcu_process_dyntick(struct rcu_state *rsp, long lastcomp,
1088                                int (*f)(struct rcu_data *))
1089 {
1090         unsigned long bit;
1091         int cpu;
1092         unsigned long flags;
1093         unsigned long mask;
1094         struct rcu_node *rnp;
1095
1096         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1097                 mask = 0;
1098                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1099                 if (rsp->completed != lastcomp) {
1100                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1101                         return 1;
1102                 }
1103                 if (rnp->qsmask == 0) {
1104                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1105                         continue;
1106                 }
1107                 cpu = rnp->grplo;
1108                 bit = 1;
1109                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
1110                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0 && f(rsp->rda[cpu]))
1111                                 mask |= bit;
1112                 }
1113                 if (mask != 0 && rsp->completed == lastcomp) {
1114
1115                         /* cpu_quiet_msk() releases rnp->lock. */
1116                         cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags);
1117                         continue;
1118                 }
1119                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1120         }
1121         return 0;
1122 }
1123
1124 /*
1125  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
1126  * CPUs are in dyntick-idle mode.
1127  */
1128 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1129 {
1130         unsigned long flags;
1131         long lastcomp;
1132         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1133         u8 signaled;
1134         u8 forcenow;
1135
1136         if (!rcu_gp_in_progress(rsp))
1137                 return;  /* No grace period in progress, nothing to force. */
1138         if (!spin_trylock_irqsave(&rsp->fqslock, flags)) {
1139                 rsp->n_force_qs_lh++; /* Inexact, can lose counts.  Tough! */
1140                 return; /* Someone else is already on the job. */
1141         }
1142         if (relaxed &&
1143             (long)(rsp->jiffies_force_qs - jiffies) >= 0)
1144                 goto unlock_ret; /* no emergency and done recently. */
1145         rsp->n_force_qs++;
1146         spin_lock(&rnp->lock);
1147         lastcomp = rsp->completed;
1148         signaled = rsp->signaled;
1149         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
1150         if (lastcomp == rsp->gpnum) {
1151                 rsp->n_force_qs_ngp++;
1152                 spin_unlock(&rnp->lock);
1153                 goto unlock_ret;  /* no GP in progress, time updated. */
1154         }
1155         spin_unlock(&rnp->lock);
1156         switch (signaled) {
1157         case RCU_GP_IDLE:
1158         case RCU_GP_INIT:
1159
1160                 break; /* grace period idle or initializing, ignore. */
1161
1162         case RCU_SAVE_DYNTICK:
1163
1164                 if (RCU_SIGNAL_INIT != RCU_SAVE_DYNTICK)
1165                         break; /* So gcc recognizes the dead code. */
1166
1167                 /* Record dyntick-idle state. */
1168                 if (rcu_process_dyntick(rsp, lastcomp,
1169                                         dyntick_save_progress_counter))
1170                         goto unlock_ret;
1171                 /* fall into next case. */
1172
1173         case RCU_SAVE_COMPLETED:
1174
1175                 /* Update state, record completion counter. */
1176                 forcenow = 0;
1177                 spin_lock(&rnp->lock);
1178                 if (lastcomp == rsp->completed &&
1179                     rsp->signaled == signaled) {
1180                         rsp->signaled = RCU_FORCE_QS;
1181                         dyntick_record_completed(rsp, lastcomp);
1182                         forcenow = signaled == RCU_SAVE_COMPLETED;
1183                 }
1184                 spin_unlock(&rnp->lock);
1185                 if (!forcenow)
1186                         break;
1187                 /* fall into next case. */
1188
1189         case RCU_FORCE_QS:
1190
1191                 /* Check dyntick-idle state, send IPI to laggarts. */
1192                 if (rcu_process_dyntick(rsp, dyntick_recall_completed(rsp),
1193                                         rcu_implicit_dynticks_qs))
1194                         goto unlock_ret;
1195
1196                 /* Leave state in case more forcing is required. */
1197
1198                 break;
1199         }
1200 unlock_ret:
1201         spin_unlock_irqrestore(&rsp->fqslock, flags);
1202 }
1203
1204 #else /* #ifdef CONFIG_SMP */
1205
1206 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1207 {
1208         set_need_resched();
1209 }
1210
1211 #endif /* #else #ifdef CONFIG_SMP */
1212
1213 /*
1214  * This does the RCU processing work from softirq context for the
1215  * specified rcu_state and rcu_data structures.  This may be called
1216  * only from the CPU to whom the rdp belongs.
1217  */
1218 static void
1219 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1220 {
1221         unsigned long flags;
1222
1223         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
1224
1225         /*
1226          * If an RCU GP has gone long enough, go check for dyntick
1227          * idle CPUs and, if needed, send resched IPIs.
1228          */
1229         if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1230                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1231
1232         /*
1233          * Advance callbacks in response to end of earlier grace
1234          * period that some other CPU ended.
1235          */
1236         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1237
1238         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
1239         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
1240
1241         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
1242         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1243                 spin_lock_irqsave(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1244                 rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases above lock */
1245         }
1246
1247         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
1248         rcu_do_batch(rsp, rdp);
1249 }
1250
1251 /*
1252  * Do softirq processing for the current CPU.
1253  */
1254 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
1255 {
1256         /*
1257          * Memory references from any prior RCU read-side critical sections
1258          * executed by the interrupted code must be seen before any RCU
1259          * grace-period manipulations below.
1260          */
1261         smp_mb(); /* See above block comment. */
1262
1263         __rcu_process_callbacks(&rcu_sched_state,
1264                                 &__get_cpu_var(rcu_sched_data));
1265         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_state, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
1266         rcu_preempt_process_callbacks();
1267
1268         /*
1269          * Memory references from any later RCU read-side critical sections
1270          * executed by the interrupted code must be seen after any RCU
1271          * grace-period manipulations above.
1272          */
1273         smp_mb(); /* See above block comment. */
1274 }
1275
1276 static void
1277 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
1278            struct rcu_state *rsp)
1279 {
1280         unsigned long flags;
1281         struct rcu_data *rdp;
1282
1283         head->func = func;
1284         head->next = NULL;
1285
1286         smp_mb(); /* Ensure RCU update seen before callback registry. */
1287
1288         /*
1289          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
1290          * Note that we might see a beginning right after we see an
1291          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
1292          * a quiescent state betweentimes.
1293          */
1294         local_irq_save(flags);
1295         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
1296         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1297         check_for_new_grace_period(rsp, rdp);
1298
1299         /* Add the callback to our list. */
1300         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
1301         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
1302
1303         /* Start a new grace period if one not already started. */
1304         if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1305                 unsigned long nestflag;
1306                 struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
1307
1308                 spin_lock_irqsave(&rnp_root->lock, nestflag);
1309                 rcu_start_gp(rsp, nestflag);  /* releases rnp_root->lock. */
1310         }
1311
1312         /*
1313          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
1314          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
1315          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
1316          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
1317          * is the only one waiting for a grace period to complete.
1318          */
1319         if (unlikely(++rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
1320                 rdp->blimit = LONG_MAX;
1321                 if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
1322                     *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
1323                         force_quiescent_state(rsp, 0);
1324                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1325                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1326         } else if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1327                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1328         local_irq_restore(flags);
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
1333  */
1334 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1335 {
1336         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state);
1337 }
1338 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
1339
1340 /*
1341  * Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
1342  */
1343 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1344 {
1345         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state);
1346 }
1347 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
1348
1349 /*
1350  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1351  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
1352  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
1353  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
1354  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
1355  */
1356 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1357 {
1358         rdp->n_rcu_pending++;
1359
1360         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
1361         check_cpu_stall(rsp, rdp);
1362
1363         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
1364         if (rdp->qs_pending) {
1365                 rdp->n_rp_qs_pending++;
1366                 return 1;
1367         }
1368
1369         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
1370         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
1371                 rdp->n_rp_cb_ready++;
1372                 return 1;
1373         }
1374
1375         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
1376         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1377                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
1378                 return 1;
1379         }
1380
1381         /* Has another RCU grace period completed?  */
1382         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
1383                 rdp->n_rp_gp_completed++;
1384                 return 1;
1385         }
1386
1387         /* Has a new RCU grace period started? */
1388         if (ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
1389                 rdp->n_rp_gp_started++;
1390                 return 1;
1391         }
1392
1393         /* Has an RCU GP gone long enough to send resched IPIs &c? */
1394         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1395             ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)) {
1396                 rdp->n_rp_need_fqs++;
1397                 return 1;
1398         }
1399
1400         /* nothing to do */
1401         rdp->n_rp_need_nothing++;
1402         return 0;
1403 }
1404
1405 /*
1406  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1407  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
1408  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
1409  */
1410 static int rcu_pending(int cpu)
1411 {
1412         return __rcu_pending(&rcu_sched_state, &per_cpu(rcu_sched_data, cpu)) ||
1413                __rcu_pending(&rcu_bh_state, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu)) ||
1414                rcu_preempt_pending(cpu);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
1419  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
1420  * 1 if so.  This function is part of the RCU implementation; it is -not-
1421  * an exported member of the RCU API.
1422  */
1423 int rcu_needs_cpu(int cpu)
1424 {
1425         /* RCU callbacks either ready or pending? */
1426         return per_cpu(rcu_sched_data, cpu).nxtlist ||
1427                per_cpu(rcu_bh_data, cpu).nxtlist ||
1428                rcu_preempt_needs_cpu(cpu);
1429 }
1430
1431 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_head, rcu_barrier_head) = {NULL};
1432 static atomic_t rcu_barrier_cpu_count;
1433 static DEFINE_MUTEX(rcu_barrier_mutex);
1434 static struct completion rcu_barrier_completion;
1435
1436 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *notused)
1437 {
1438         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1439                 complete(&rcu_barrier_completion);
1440 }
1441
1442 /*
1443  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
1444  */
1445 static void rcu_barrier_func(void *type)
1446 {
1447         int cpu = smp_processor_id();
1448         struct rcu_head *head = &per_cpu(rcu_barrier_head, cpu);
1449         void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1450                               void (*func)(struct rcu_head *head));
1451
1452         atomic_inc(&rcu_barrier_cpu_count);
1453         call_rcu_func = type;
1454         call_rcu_func(head, rcu_barrier_callback);
1455 }
1456
1457 /*
1458  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
1459  * RCU callbacks of the specified type to complete.
1460  */
1461 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp,
1462                          void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1463                                                void (*func)(struct rcu_head *head)))
1464 {
1465         BUG_ON(in_interrupt());
1466         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
1467         mutex_lock(&rcu_barrier_mutex);
1468         init_completion(&rcu_barrier_completion);
1469         /*
1470          * Initialize rcu_barrier_cpu_count to 1, then invoke
1471          * rcu_barrier_func() on each CPU, so that each CPU also has
1472          * incremented rcu_barrier_cpu_count.  Only then is it safe to
1473          * decrement rcu_barrier_cpu_count -- otherwise the first CPU
1474          * might complete its grace period before all of the other CPUs
1475          * did their increment, causing this function to return too
1476          * early.
1477          */
1478         atomic_set(&rcu_barrier_cpu_count, 1);
1479         preempt_disable(); /* stop CPU_DYING from filling orphan_cbs_list */
1480         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
1481         on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)call_rcu_func, 1);
1482         preempt_enable(); /* CPU_DYING can again fill orphan_cbs_list */
1483         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1484                 complete(&rcu_barrier_completion);
1485         wait_for_completion(&rcu_barrier_completion);
1486         mutex_unlock(&rcu_barrier_mutex);
1487 }
1488
1489 /**
1490  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
1491  */
1492 void rcu_barrier_bh(void)
1493 {
1494         _rcu_barrier(&rcu_bh_state, call_rcu_bh);
1495 }
1496 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
1497
1498 /**
1499  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
1500  */
1501 void rcu_barrier_sched(void)
1502 {
1503         _rcu_barrier(&rcu_sched_state, call_rcu_sched);
1504 }
1505 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
1506
1507 /*
1508  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
1509  */
1510 static void __init
1511 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1512 {
1513         unsigned long flags;
1514         int i;
1515         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1516         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1517
1518         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1519         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1520         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
1521         rdp->nxtlist = NULL;
1522         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1523                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1524         rdp->qlen = 0;
1525 #ifdef CONFIG_NO_HZ
1526         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
1527 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
1528         rdp->cpu = cpu;
1529         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
1534  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
1535  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
1536  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
1537  */
1538 static void __cpuinit
1539 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp, int preemptable)
1540 {
1541         unsigned long flags;
1542         long lastcomp;
1543         unsigned long mask;
1544         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1545         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1546
1547         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1548         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1549         lastcomp = rsp->completed;
1550         rdp->completed = lastcomp;
1551         rdp->gpnum = lastcomp;
1552         rdp->passed_quiesc = 0;  /* We could be racing with new GP, */
1553         rdp->qs_pending = 1;     /*  so set up to respond to current GP. */
1554         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
1555         rdp->preemptable = preemptable;
1556         rdp->passed_quiesc_completed = lastcomp - 1;
1557         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1558         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1559         rdp->blimit = blimit;
1560         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
1561
1562         /*
1563          * A new grace period might start here.  If so, we won't be part
1564          * of it, but that is OK, as we are currently in a quiescent state.
1565          */
1566
1567         /* Exclude any attempts to start a new GP on large systems. */
1568         spin_lock(&rsp->onofflock);             /* irqs already disabled. */
1569
1570         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
1571         rnp = rdp->mynode;
1572         mask = rdp->grpmask;
1573         do {
1574                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
1575                 spin_lock(&rnp->lock);  /* irqs already disabled. */
1576                 rnp->qsmaskinit |= mask;
1577                 mask = rnp->grpmask;
1578                 spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
1579                 rnp = rnp->parent;
1580         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
1581
1582         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
1583 }
1584
1585 static void __cpuinit rcu_online_cpu(int cpu)
1586 {
1587         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_sched_state, 0);
1588         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_state, 0);
1589         rcu_preempt_init_percpu_data(cpu);
1590 }
1591
1592 /*
1593  * Handle CPU online/offline notification events.
1594  */
1595 int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1596                              unsigned long action, void *hcpu)
1597 {
1598         long cpu = (long)hcpu;
1599
1600         switch (action) {
1601         case CPU_UP_PREPARE:
1602         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1603                 rcu_online_cpu(cpu);
1604                 break;
1605         case CPU_DYING:
1606         case CPU_DYING_FROZEN:
1607                 /*
1608                  * preempt_disable() in _rcu_barrier() prevents stop_machine(),
1609                  * so when "on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)type, 1);"
1610                  * returns, all online cpus have queued rcu_barrier_func().
1611                  * The dying CPU clears its cpu_online_mask bit and
1612                  * moves all of its RCU callbacks to ->orphan_cbs_list
1613                  * in the context of stop_machine(), so subsequent calls
1614                  * to _rcu_barrier() will adopt these callbacks and only
1615                  * then queue rcu_barrier_func() on all remaining CPUs.
1616                  */
1617                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_bh_state);
1618                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_sched_state);
1619                 rcu_preempt_send_cbs_to_orphanage();
1620                 break;
1621         case CPU_DEAD:
1622         case CPU_DEAD_FROZEN:
1623         case CPU_UP_CANCELED:
1624         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1625                 rcu_offline_cpu(cpu);
1626                 break;
1627         default:
1628                 break;
1629         }
1630         return NOTIFY_OK;
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
1635  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
1636  */
1637 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
1638 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1639 {
1640         int i;
1641
1642         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--)
1643                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
1644 }
1645 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1646 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1647 {
1648         int ccur;
1649         int cprv;
1650         int i;
1651
1652         cprv = NR_CPUS;
1653         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1654                 ccur = rsp->levelcnt[i];
1655                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
1656                 cprv = ccur;
1657         }
1658 }
1659 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1660
1661 /*
1662  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
1663  */
1664 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp)
1665 {
1666         int cpustride = 1;
1667         int i;
1668         int j;
1669         struct rcu_node *rnp;
1670
1671         /* Initialize the level-tracking arrays. */
1672
1673         for (i = 1; i < NUM_RCU_LVLS; i++)
1674                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
1675         rcu_init_levelspread(rsp);
1676
1677         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
1678
1679         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1680                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
1681                 rnp = rsp->level[i];
1682                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
1683                         spin_lock_init(&rnp->lock);
1684                         rnp->gpnum = 0;
1685                         rnp->qsmask = 0;
1686                         rnp->qsmaskinit = 0;
1687                         rnp->grplo = j * cpustride;
1688                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
1689                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
1690                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
1691                         if (i == 0) {
1692                                 rnp->grpnum = 0;
1693                                 rnp->grpmask = 0;
1694                                 rnp->parent = NULL;
1695                         } else {
1696                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
1697                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
1698                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
1699                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
1700                         }
1701                         rnp->level = i;
1702                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[0]);
1703                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[1]);
1704                 }
1705         }
1706         lockdep_set_class(&rcu_get_root(rsp)->lock, &rcu_root_class);
1707 }
1708
1709 /*
1710  * Helper macro for __rcu_init() and __rcu_init_preempt().  To be used
1711  * nowhere else!  Assigns leaf node pointers into each CPU's rcu_data
1712  * structure.
1713  */
1714 #define RCU_INIT_FLAVOR(rsp, rcu_data) \
1715 do { \
1716         int i; \
1717         int j; \
1718         struct rcu_node *rnp; \
1719         \
1720         rcu_init_one(rsp); \
1721         rnp = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; \
1722         j = 0; \
1723         for_each_possible_cpu(i) { \
1724                 if (i > rnp[j].grphi) \
1725                         j++; \
1726                 per_cpu(rcu_data, i).mynode = &rnp[j]; \
1727                 (rsp)->rda[i] = &per_cpu(rcu_data, i); \
1728                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp); \
1729         } \
1730 } while (0)
1731
1732 void __init __rcu_init(void)
1733 {
1734         rcu_bootup_announce();
1735 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
1736         printk(KERN_INFO "RCU-based detection of stalled CPUs is enabled.\n");
1737 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
1738         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_sched_state, rcu_sched_data);
1739         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_bh_state, rcu_bh_data);
1740         __rcu_init_preempt();
1741         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
1742 }
1743
1744 #include "rcutree_plugin.h"