rcu: Fix synchronization for rcu_process_gp_end() uses of ->completed counter
[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  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
574  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
575  * belongs.  In addition, the corresponding leaf rcu_node structure's
576  * ->lock must be held by the caller, with irqs disabled.
577  */
578 static void
579 __rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
580 {
581         /* Did another grace period end? */
582         if (rdp->completed != rnp->completed) {
583
584                 /* Advance callbacks.  No harm if list empty. */
585                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL];
586                 rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL];
587                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
588
589                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
590                 rdp->completed = rnp->completed;
591         }
592 }
593
594 /*
595  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
596  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
597  * belongs.
598  */
599 static void
600 rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
601 {
602         unsigned long flags;
603         struct rcu_node *rnp;
604
605         local_irq_save(flags);
606         rnp = rdp->mynode;
607         if (rdp->completed == ACCESS_ONCE(rnp->completed) || /* outside lock. */
608             !spin_trylock(&rnp->lock)) { /* irqs already off, retry later. */
609                 local_irq_restore(flags);
610                 return;
611         }
612         __rcu_process_gp_end(rsp, rnp, rdp);
613         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
614 }
615
616 /*
617  * Do per-CPU grace-period initialization for running CPU.  The caller
618  * must hold the lock of the leaf rcu_node structure corresponding to
619  * this CPU.
620  */
621 static void
622 rcu_start_gp_per_cpu(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
623 {
624         /* Prior grace period ended, so advance callbacks for current CPU. */
625         __rcu_process_gp_end(rsp, rnp, rdp);
626
627         /*
628          * Because this CPU just now started the new grace period, we know
629          * that all of its callbacks will be covered by this upcoming grace
630          * period, even the ones that were registered arbitrarily recently.
631          * Therefore, advance all outstanding callbacks to RCU_WAIT_TAIL.
632          *
633          * Other CPUs cannot be sure exactly when the grace period started.
634          * Therefore, their recently registered callbacks must pass through
635          * an additional RCU_NEXT_READY stage, so that they will be handled
636          * by the next RCU grace period.
637          */
638         rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
639         rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
640 }
641
642 /*
643  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
644  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
645  * the root node's ->lock, which is released before return.  Hard irqs must
646  * be disabled.
647  */
648 static void
649 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
650         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
651 {
652         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
653         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
654
655         if (!cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
656                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
657                 return;
658         }
659
660         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
661         rsp->gpnum++;
662         WARN_ON_ONCE(rsp->signaled == RCU_GP_INIT);
663         rsp->signaled = RCU_GP_INIT; /* Hold off force_quiescent_state. */
664         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
665         record_gp_stall_check_time(rsp);
666         dyntick_record_completed(rsp, rsp->completed - 1);
667         note_new_gpnum(rsp, rdp);
668
669         /* Special-case the common single-level case. */
670         if (NUM_RCU_NODES == 1) {
671                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
672                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
673                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
674                 rnp->completed = rsp->completed;
675                 rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state OK. */
676                 rcu_start_gp_per_cpu(rsp, rnp, rdp);
677                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
678                 return;
679         }
680
681         spin_unlock(&rnp->lock);  /* leave irqs disabled. */
682
683
684         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
685         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
686
687         /*
688          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
689          * structures for all currently online CPUs in breadth-first
690          * order, starting from the root rcu_node structure.  This
691          * operation relies on the layout of the hierarchy within the
692          * rsp->node[] array.  Note that other CPUs will access only
693          * the leaves of the hierarchy, which still indicate that no
694          * grace period is in progress, at least until the corresponding
695          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
696          * CPU-hotplug operations.
697          *
698          * Note that the grace period cannot complete until we finish
699          * the initialization process, as there will be at least one
700          * qsmask bit set in the root node until that time, namely the
701          * one corresponding to this CPU, due to the fact that we have
702          * irqs disabled.
703          */
704         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
705                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
706                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
707                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
708                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
709                 rnp->completed = rsp->completed;
710                 if (rnp == rdp->mynode)
711                         rcu_start_gp_per_cpu(rsp, rnp, rdp);
712                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
713         }
714
715         rnp = rcu_get_root(rsp);
716         spin_lock(&rnp->lock);                  /* irqs already disabled. */
717         rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state now OK. */
718         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
719         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
720 }
721
722 /*
723  * Clean up after the prior grace period and let rcu_start_gp() start up
724  * the next grace period if one is needed.  Note that the caller must
725  * hold rnp->lock, as required by rcu_start_gp(), which will release it.
726  */
727 static void cpu_quiet_msk_finish(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
728         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
729 {
730         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
731         rsp->completed = rsp->gpnum;
732         rsp->signaled = RCU_GP_IDLE;
733         rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases root node's rnp->lock. */
734 }
735
736 /*
737  * Similar to cpu_quiet(), for which it is a helper function.  Allows
738  * a group of CPUs to be quieted at one go, though all the CPUs in the
739  * group must be represented by the same leaf rcu_node structure.
740  * That structure's lock must be held upon entry, and it is released
741  * before return.
742  */
743 static void
744 cpu_quiet_msk(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
745               unsigned long flags)
746         __releases(rnp->lock)
747 {
748         struct rcu_node *rnp_c;
749
750         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
751         for (;;) {
752                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
753
754                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
755                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
756                         return;
757                 }
758                 rnp->qsmask &= ~mask;
759                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempted_readers(rnp)) {
760
761                         /* Other bits still set at this level, so done. */
762                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
763                         return;
764                 }
765                 mask = rnp->grpmask;
766                 if (rnp->parent == NULL) {
767
768                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
769
770                         break;
771                 }
772                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
773                 rnp_c = rnp;
774                 rnp = rnp->parent;
775                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
776                 WARN_ON_ONCE(rnp_c->qsmask);
777         }
778
779         /*
780          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
781          * state for this grace period.  Invoke cpu_quiet_msk_finish()
782          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
783          */
784         cpu_quiet_msk_finish(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
785 }
786
787 /*
788  * Record a quiescent state for the specified CPU, which must either be
789  * the current CPU.  The lastcomp argument is used to make sure we are
790  * still in the grace period of interest.  We don't want to end the current
791  * grace period based on quiescent states detected in an earlier grace
792  * period!
793  */
794 static void
795 cpu_quiet(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp, long lastcomp)
796 {
797         unsigned long flags;
798         unsigned long mask;
799         struct rcu_node *rnp;
800
801         rnp = rdp->mynode;
802         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
803         if (lastcomp != ACCESS_ONCE(rsp->completed)) {
804
805                 /*
806                  * Someone beat us to it for this grace period, so leave.
807                  * The race with GP start is resolved by the fact that we
808                  * hold the leaf rcu_node lock, so that the per-CPU bits
809                  * cannot yet be initialized -- so we would simply find our
810                  * CPU's bit already cleared in cpu_quiet_msk() if this race
811                  * occurred.
812                  */
813                 rdp->passed_quiesc = 0; /* try again later! */
814                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
815                 return;
816         }
817         mask = rdp->grpmask;
818         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
819                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
820         } else {
821                 rdp->qs_pending = 0;
822
823                 /*
824                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
825                  * callbacks can be processed during the next GP.
826                  */
827                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
828
829                 cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags); /* releases rnp->lock */
830         }
831 }
832
833 /*
834  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
835  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
836  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
837  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
838  */
839 static void
840 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
841 {
842         /* If there is now a new grace period, record and return. */
843         if (check_for_new_grace_period(rsp, rdp))
844                 return;
845
846         /*
847          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
848          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
849          */
850         if (!rdp->qs_pending)
851                 return;
852
853         /*
854          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
855          * period? If no, then exit and wait for the next call.
856          */
857         if (!rdp->passed_quiesc)
858                 return;
859
860         /* Tell RCU we are done (but cpu_quiet() will be the judge of that). */
861         cpu_quiet(rdp->cpu, rsp, rdp, rdp->passed_quiesc_completed);
862 }
863
864 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
865
866 /*
867  * Move a dying CPU's RCU callbacks to the ->orphan_cbs_list for the
868  * specified flavor of RCU.  The callbacks will be adopted by the next
869  * _rcu_barrier() invocation or by the CPU_DEAD notifier, whichever
870  * comes first.  Because this is invoked from the CPU_DYING notifier,
871  * irqs are already disabled.
872  */
873 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
874 {
875         int i;
876         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
877
878         if (rdp->nxtlist == NULL)
879                 return;  /* irqs disabled, so comparison is stable. */
880         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
881         *rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxtlist;
882         rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
883         rdp->nxtlist = NULL;
884         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
885                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
886         rsp->orphan_qlen += rdp->qlen;
887         rdp->qlen = 0;
888         spin_unlock(&rsp->onofflock);  /* irqs remain disabled. */
889 }
890
891 /*
892  * Adopt previously orphaned RCU callbacks.
893  */
894 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
895 {
896         unsigned long flags;
897         struct rcu_data *rdp;
898
899         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
900         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
901         if (rsp->orphan_cbs_list == NULL) {
902                 spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
903                 return;
904         }
905         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_list;
906         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_tail;
907         rdp->qlen += rsp->orphan_qlen;
908         rsp->orphan_cbs_list = NULL;
909         rsp->orphan_cbs_tail = &rsp->orphan_cbs_list;
910         rsp->orphan_qlen = 0;
911         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
912 }
913
914 /*
915  * Remove the outgoing CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy
916  * and move all callbacks from the outgoing CPU to the current one.
917  */
918 static void __rcu_offline_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
919 {
920         unsigned long flags;
921         long lastcomp;
922         unsigned long mask;
923         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
924         struct rcu_node *rnp;
925
926         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
927         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
928
929         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
930         rnp = rdp->mynode;      /* this is the outgoing CPU's rnp. */
931         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
932         do {
933                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
934                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
935                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
936                         spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
937                         break;
938                 }
939
940                 /*
941                  * If there was a task blocking the current grace period,
942                  * and if all CPUs have checked in, we need to propagate
943                  * the quiescent state up the rcu_node hierarchy.  But that
944                  * is inconvenient at the moment due to deadlock issues if
945                  * this should end the current grace period.  So set the
946                  * offlined CPU's bit in ->qsmask in order to force the
947                  * next force_quiescent_state() invocation to clean up this
948                  * mess in a deadlock-free manner.
949                  */
950                 if (rcu_preempt_offline_tasks(rsp, rnp, rdp) && !rnp->qsmask)
951                         rnp->qsmask |= mask;
952
953                 mask = rnp->grpmask;
954                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
955                 rnp = rnp->parent;
956         } while (rnp != NULL);
957         lastcomp = rsp->completed;
958
959         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
960
961         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
962 }
963
964 /*
965  * Remove the specified CPU from the RCU hierarchy and move any pending
966  * callbacks that it might have to the current CPU.  This code assumes
967  * that at least one CPU in the system will remain running at all times.
968  * Any attempt to offline -all- CPUs is likely to strand RCU callbacks.
969  */
970 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
971 {
972         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_sched_state);
973         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_bh_state);
974         rcu_preempt_offline_cpu(cpu);
975 }
976
977 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
978
979 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
980 {
981 }
982
983 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
984 {
985 }
986
987 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
988 {
989 }
990
991 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
992
993 /*
994  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
995  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
996  */
997 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
998 {
999         unsigned long flags;
1000         struct rcu_head *next, *list, **tail;
1001         int count;
1002
1003         /* If no callbacks are ready, just return.*/
1004         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1005                 return;
1006
1007         /*
1008          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
1009          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
1010          */
1011         local_irq_save(flags);
1012         list = rdp->nxtlist;
1013         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1014         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
1015         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1016         for (count = RCU_NEXT_SIZE - 1; count >= 0; count--)
1017                 if (rdp->nxttail[count] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1018                         rdp->nxttail[count] = &rdp->nxtlist;
1019         local_irq_restore(flags);
1020
1021         /* Invoke callbacks. */
1022         count = 0;
1023         while (list) {
1024                 next = list->next;
1025                 prefetch(next);
1026                 list->func(list);
1027                 list = next;
1028                 if (++count >= rdp->blimit)
1029                         break;
1030         }
1031
1032         local_irq_save(flags);
1033
1034         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
1035         rdp->qlen -= count;
1036         if (list != NULL) {
1037                 *tail = rdp->nxtlist;
1038                 rdp->nxtlist = list;
1039                 for (count = 0; count < RCU_NEXT_SIZE; count++)
1040                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[count])
1041                                 rdp->nxttail[count] = tail;
1042                         else
1043                                 break;
1044         }
1045
1046         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
1047         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
1048                 rdp->blimit = blimit;
1049
1050         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
1051         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
1052                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1053                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1054         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
1055                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1056
1057         local_irq_restore(flags);
1058
1059         /* Re-raise the RCU softirq if there are callbacks remaining. */
1060         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1061                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1062 }
1063
1064 /*
1065  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
1066  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
1067  * Also schedule the RCU softirq handler.
1068  *
1069  * This function must be called with hardirqs disabled.  It is normally
1070  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
1071  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
1072  */
1073 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
1074 {
1075         if (!rcu_pending(cpu))
1076                 return; /* if nothing for RCU to do. */
1077         if (user ||
1078             (idle_cpu(cpu) && rcu_scheduler_active &&
1079              !in_softirq() && hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
1080
1081                 /*
1082                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
1083                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
1084                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
1085                  * a quiescent state, so note it.
1086                  *
1087                  * No memory barrier is required here because both
1088                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
1089                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
1090                  * at least not while the corresponding CPU is online.
1091                  */
1092
1093                 rcu_sched_qs(cpu);
1094                 rcu_bh_qs(cpu);
1095
1096         } else if (!in_softirq()) {
1097
1098                 /*
1099                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
1100                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
1101                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
1102                  * critical section, so note it.
1103                  */
1104
1105                 rcu_bh_qs(cpu);
1106         }
1107         rcu_preempt_check_callbacks(cpu);
1108         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1109 }
1110
1111 #ifdef CONFIG_SMP
1112
1113 /*
1114  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
1115  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
1116  * Returns 1 if the current grace period ends while scanning (possibly
1117  * because we made it end).
1118  */
1119 static int rcu_process_dyntick(struct rcu_state *rsp, long lastcomp,
1120                                int (*f)(struct rcu_data *))
1121 {
1122         unsigned long bit;
1123         int cpu;
1124         unsigned long flags;
1125         unsigned long mask;
1126         struct rcu_node *rnp;
1127
1128         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1129                 mask = 0;
1130                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1131                 if (rsp->completed != lastcomp) {
1132                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1133                         return 1;
1134                 }
1135                 if (rnp->qsmask == 0) {
1136                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1137                         continue;
1138                 }
1139                 cpu = rnp->grplo;
1140                 bit = 1;
1141                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
1142                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0 && f(rsp->rda[cpu]))
1143                                 mask |= bit;
1144                 }
1145                 if (mask != 0 && rsp->completed == lastcomp) {
1146
1147                         /* cpu_quiet_msk() releases rnp->lock. */
1148                         cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags);
1149                         continue;
1150                 }
1151                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1152         }
1153         return 0;
1154 }
1155
1156 /*
1157  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
1158  * CPUs are in dyntick-idle mode.
1159  */
1160 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1161 {
1162         unsigned long flags;
1163         long lastcomp;
1164         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1165         u8 signaled;
1166         u8 forcenow;
1167
1168         if (!rcu_gp_in_progress(rsp))
1169                 return;  /* No grace period in progress, nothing to force. */
1170         if (!spin_trylock_irqsave(&rsp->fqslock, flags)) {
1171                 rsp->n_force_qs_lh++; /* Inexact, can lose counts.  Tough! */
1172                 return; /* Someone else is already on the job. */
1173         }
1174         if (relaxed &&
1175             (long)(rsp->jiffies_force_qs - jiffies) >= 0)
1176                 goto unlock_ret; /* no emergency and done recently. */
1177         rsp->n_force_qs++;
1178         spin_lock(&rnp->lock);
1179         lastcomp = rsp->completed;
1180         signaled = rsp->signaled;
1181         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
1182         if (lastcomp == rsp->gpnum) {
1183                 rsp->n_force_qs_ngp++;
1184                 spin_unlock(&rnp->lock);
1185                 goto unlock_ret;  /* no GP in progress, time updated. */
1186         }
1187         spin_unlock(&rnp->lock);
1188         switch (signaled) {
1189         case RCU_GP_IDLE:
1190         case RCU_GP_INIT:
1191
1192                 break; /* grace period idle or initializing, ignore. */
1193
1194         case RCU_SAVE_DYNTICK:
1195
1196                 if (RCU_SIGNAL_INIT != RCU_SAVE_DYNTICK)
1197                         break; /* So gcc recognizes the dead code. */
1198
1199                 /* Record dyntick-idle state. */
1200                 if (rcu_process_dyntick(rsp, lastcomp,
1201                                         dyntick_save_progress_counter))
1202                         goto unlock_ret;
1203                 /* fall into next case. */
1204
1205         case RCU_SAVE_COMPLETED:
1206
1207                 /* Update state, record completion counter. */
1208                 forcenow = 0;
1209                 spin_lock(&rnp->lock);
1210                 if (lastcomp == rsp->completed &&
1211                     rsp->signaled == signaled) {
1212                         rsp->signaled = RCU_FORCE_QS;
1213                         dyntick_record_completed(rsp, lastcomp);
1214                         forcenow = signaled == RCU_SAVE_COMPLETED;
1215                 }
1216                 spin_unlock(&rnp->lock);
1217                 if (!forcenow)
1218                         break;
1219                 /* fall into next case. */
1220
1221         case RCU_FORCE_QS:
1222
1223                 /* Check dyntick-idle state, send IPI to laggarts. */
1224                 if (rcu_process_dyntick(rsp, dyntick_recall_completed(rsp),
1225                                         rcu_implicit_dynticks_qs))
1226                         goto unlock_ret;
1227
1228                 /* Leave state in case more forcing is required. */
1229
1230                 break;
1231         }
1232 unlock_ret:
1233         spin_unlock_irqrestore(&rsp->fqslock, flags);
1234 }
1235
1236 #else /* #ifdef CONFIG_SMP */
1237
1238 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1239 {
1240         set_need_resched();
1241 }
1242
1243 #endif /* #else #ifdef CONFIG_SMP */
1244
1245 /*
1246  * This does the RCU processing work from softirq context for the
1247  * specified rcu_state and rcu_data structures.  This may be called
1248  * only from the CPU to whom the rdp belongs.
1249  */
1250 static void
1251 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1252 {
1253         unsigned long flags;
1254
1255         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
1256
1257         /*
1258          * If an RCU GP has gone long enough, go check for dyntick
1259          * idle CPUs and, if needed, send resched IPIs.
1260          */
1261         if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1262                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1263
1264         /*
1265          * Advance callbacks in response to end of earlier grace
1266          * period that some other CPU ended.
1267          */
1268         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1269
1270         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
1271         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
1272
1273         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
1274         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1275                 spin_lock_irqsave(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1276                 rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases above lock */
1277         }
1278
1279         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
1280         rcu_do_batch(rsp, rdp);
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Do softirq processing for the current CPU.
1285  */
1286 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
1287 {
1288         /*
1289          * Memory references from any prior RCU read-side critical sections
1290          * executed by the interrupted code must be seen before any RCU
1291          * grace-period manipulations below.
1292          */
1293         smp_mb(); /* See above block comment. */
1294
1295         __rcu_process_callbacks(&rcu_sched_state,
1296                                 &__get_cpu_var(rcu_sched_data));
1297         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_state, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
1298         rcu_preempt_process_callbacks();
1299
1300         /*
1301          * Memory references from any later RCU read-side critical sections
1302          * executed by the interrupted code must be seen after any RCU
1303          * grace-period manipulations above.
1304          */
1305         smp_mb(); /* See above block comment. */
1306 }
1307
1308 static void
1309 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
1310            struct rcu_state *rsp)
1311 {
1312         unsigned long flags;
1313         struct rcu_data *rdp;
1314
1315         head->func = func;
1316         head->next = NULL;
1317
1318         smp_mb(); /* Ensure RCU update seen before callback registry. */
1319
1320         /*
1321          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
1322          * Note that we might see a beginning right after we see an
1323          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
1324          * a quiescent state betweentimes.
1325          */
1326         local_irq_save(flags);
1327         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
1328         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1329         check_for_new_grace_period(rsp, rdp);
1330
1331         /* Add the callback to our list. */
1332         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
1333         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
1334
1335         /* Start a new grace period if one not already started. */
1336         if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1337                 unsigned long nestflag;
1338                 struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
1339
1340                 spin_lock_irqsave(&rnp_root->lock, nestflag);
1341                 rcu_start_gp(rsp, nestflag);  /* releases rnp_root->lock. */
1342         }
1343
1344         /*
1345          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
1346          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
1347          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
1348          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
1349          * is the only one waiting for a grace period to complete.
1350          */
1351         if (unlikely(++rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
1352                 rdp->blimit = LONG_MAX;
1353                 if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
1354                     *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
1355                         force_quiescent_state(rsp, 0);
1356                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1357                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1358         } else if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1359                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1360         local_irq_restore(flags);
1361 }
1362
1363 /*
1364  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
1365  */
1366 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1367 {
1368         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state);
1369 }
1370 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
1371
1372 /*
1373  * Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
1374  */
1375 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1376 {
1377         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state);
1378 }
1379 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
1380
1381 /*
1382  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1383  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
1384  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
1385  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
1386  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
1387  */
1388 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1389 {
1390         rdp->n_rcu_pending++;
1391
1392         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
1393         check_cpu_stall(rsp, rdp);
1394
1395         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
1396         if (rdp->qs_pending) {
1397                 rdp->n_rp_qs_pending++;
1398                 return 1;
1399         }
1400
1401         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
1402         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
1403                 rdp->n_rp_cb_ready++;
1404                 return 1;
1405         }
1406
1407         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
1408         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1409                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
1410                 return 1;
1411         }
1412
1413         /* Has another RCU grace period completed?  */
1414         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
1415                 rdp->n_rp_gp_completed++;
1416                 return 1;
1417         }
1418
1419         /* Has a new RCU grace period started? */
1420         if (ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
1421                 rdp->n_rp_gp_started++;
1422                 return 1;
1423         }
1424
1425         /* Has an RCU GP gone long enough to send resched IPIs &c? */
1426         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1427             ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)) {
1428                 rdp->n_rp_need_fqs++;
1429                 return 1;
1430         }
1431
1432         /* nothing to do */
1433         rdp->n_rp_need_nothing++;
1434         return 0;
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1439  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
1440  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
1441  */
1442 static int rcu_pending(int cpu)
1443 {
1444         return __rcu_pending(&rcu_sched_state, &per_cpu(rcu_sched_data, cpu)) ||
1445                __rcu_pending(&rcu_bh_state, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu)) ||
1446                rcu_preempt_pending(cpu);
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
1451  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
1452  * 1 if so.  This function is part of the RCU implementation; it is -not-
1453  * an exported member of the RCU API.
1454  */
1455 int rcu_needs_cpu(int cpu)
1456 {
1457         /* RCU callbacks either ready or pending? */
1458         return per_cpu(rcu_sched_data, cpu).nxtlist ||
1459                per_cpu(rcu_bh_data, cpu).nxtlist ||
1460                rcu_preempt_needs_cpu(cpu);
1461 }
1462
1463 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_head, rcu_barrier_head) = {NULL};
1464 static atomic_t rcu_barrier_cpu_count;
1465 static DEFINE_MUTEX(rcu_barrier_mutex);
1466 static struct completion rcu_barrier_completion;
1467
1468 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *notused)
1469 {
1470         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1471                 complete(&rcu_barrier_completion);
1472 }
1473
1474 /*
1475  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
1476  */
1477 static void rcu_barrier_func(void *type)
1478 {
1479         int cpu = smp_processor_id();
1480         struct rcu_head *head = &per_cpu(rcu_barrier_head, cpu);
1481         void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1482                               void (*func)(struct rcu_head *head));
1483
1484         atomic_inc(&rcu_barrier_cpu_count);
1485         call_rcu_func = type;
1486         call_rcu_func(head, rcu_barrier_callback);
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
1491  * RCU callbacks of the specified type to complete.
1492  */
1493 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp,
1494                          void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1495                                                void (*func)(struct rcu_head *head)))
1496 {
1497         BUG_ON(in_interrupt());
1498         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
1499         mutex_lock(&rcu_barrier_mutex);
1500         init_completion(&rcu_barrier_completion);
1501         /*
1502          * Initialize rcu_barrier_cpu_count to 1, then invoke
1503          * rcu_barrier_func() on each CPU, so that each CPU also has
1504          * incremented rcu_barrier_cpu_count.  Only then is it safe to
1505          * decrement rcu_barrier_cpu_count -- otherwise the first CPU
1506          * might complete its grace period before all of the other CPUs
1507          * did their increment, causing this function to return too
1508          * early.
1509          */
1510         atomic_set(&rcu_barrier_cpu_count, 1);
1511         preempt_disable(); /* stop CPU_DYING from filling orphan_cbs_list */
1512         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
1513         on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)call_rcu_func, 1);
1514         preempt_enable(); /* CPU_DYING can again fill orphan_cbs_list */
1515         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1516                 complete(&rcu_barrier_completion);
1517         wait_for_completion(&rcu_barrier_completion);
1518         mutex_unlock(&rcu_barrier_mutex);
1519 }
1520
1521 /**
1522  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
1523  */
1524 void rcu_barrier_bh(void)
1525 {
1526         _rcu_barrier(&rcu_bh_state, call_rcu_bh);
1527 }
1528 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
1529
1530 /**
1531  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
1532  */
1533 void rcu_barrier_sched(void)
1534 {
1535         _rcu_barrier(&rcu_sched_state, call_rcu_sched);
1536 }
1537 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
1538
1539 /*
1540  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
1541  */
1542 static void __init
1543 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1544 {
1545         unsigned long flags;
1546         int i;
1547         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1548         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1549
1550         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1551         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1552         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
1553         rdp->nxtlist = NULL;
1554         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1555                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1556         rdp->qlen = 0;
1557 #ifdef CONFIG_NO_HZ
1558         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
1559 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
1560         rdp->cpu = cpu;
1561         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
1566  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
1567  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
1568  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
1569  */
1570 static void __cpuinit
1571 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp, int preemptable)
1572 {
1573         unsigned long flags;
1574         unsigned long mask;
1575         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1576         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1577
1578         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1579         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1580         rdp->passed_quiesc = 0;  /* We could be racing with new GP, */
1581         rdp->qs_pending = 1;     /*  so set up to respond to current GP. */
1582         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
1583         rdp->preemptable = preemptable;
1584         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1585         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1586         rdp->blimit = blimit;
1587         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
1588
1589         /*
1590          * A new grace period might start here.  If so, we won't be part
1591          * of it, but that is OK, as we are currently in a quiescent state.
1592          */
1593
1594         /* Exclude any attempts to start a new GP on large systems. */
1595         spin_lock(&rsp->onofflock);             /* irqs already disabled. */
1596
1597         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
1598         rnp = rdp->mynode;
1599         mask = rdp->grpmask;
1600         do {
1601                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
1602                 spin_lock(&rnp->lock);  /* irqs already disabled. */
1603                 rnp->qsmaskinit |= mask;
1604                 mask = rnp->grpmask;
1605                 if (rnp == rdp->mynode) {
1606                         rdp->gpnum = rnp->completed; /* if GP in progress... */
1607                         rdp->completed = rnp->completed;
1608                         rdp->passed_quiesc_completed = rnp->completed - 1;
1609                 }
1610                 spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
1611                 rnp = rnp->parent;
1612         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
1613
1614         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
1615 }
1616
1617 static void __cpuinit rcu_online_cpu(int cpu)
1618 {
1619         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_sched_state, 0);
1620         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_state, 0);
1621         rcu_preempt_init_percpu_data(cpu);
1622 }
1623
1624 /*
1625  * Handle CPU online/offline notification events.
1626  */
1627 int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1628                              unsigned long action, void *hcpu)
1629 {
1630         long cpu = (long)hcpu;
1631
1632         switch (action) {
1633         case CPU_UP_PREPARE:
1634         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1635                 rcu_online_cpu(cpu);
1636                 break;
1637         case CPU_DYING:
1638         case CPU_DYING_FROZEN:
1639                 /*
1640                  * preempt_disable() in _rcu_barrier() prevents stop_machine(),
1641                  * so when "on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)type, 1);"
1642                  * returns, all online cpus have queued rcu_barrier_func().
1643                  * The dying CPU clears its cpu_online_mask bit and
1644                  * moves all of its RCU callbacks to ->orphan_cbs_list
1645                  * in the context of stop_machine(), so subsequent calls
1646                  * to _rcu_barrier() will adopt these callbacks and only
1647                  * then queue rcu_barrier_func() on all remaining CPUs.
1648                  */
1649                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_bh_state);
1650                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_sched_state);
1651                 rcu_preempt_send_cbs_to_orphanage();
1652                 break;
1653         case CPU_DEAD:
1654         case CPU_DEAD_FROZEN:
1655         case CPU_UP_CANCELED:
1656         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1657                 rcu_offline_cpu(cpu);
1658                 break;
1659         default:
1660                 break;
1661         }
1662         return NOTIFY_OK;
1663 }
1664
1665 /*
1666  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
1667  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
1668  */
1669 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
1670 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1671 {
1672         int i;
1673
1674         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--)
1675                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
1676 }
1677 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1678 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1679 {
1680         int ccur;
1681         int cprv;
1682         int i;
1683
1684         cprv = NR_CPUS;
1685         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1686                 ccur = rsp->levelcnt[i];
1687                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
1688                 cprv = ccur;
1689         }
1690 }
1691 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1692
1693 /*
1694  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
1695  */
1696 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp)
1697 {
1698         int cpustride = 1;
1699         int i;
1700         int j;
1701         struct rcu_node *rnp;
1702
1703         /* Initialize the level-tracking arrays. */
1704
1705         for (i = 1; i < NUM_RCU_LVLS; i++)
1706                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
1707         rcu_init_levelspread(rsp);
1708
1709         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
1710
1711         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1712                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
1713                 rnp = rsp->level[i];
1714                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
1715                         spin_lock_init(&rnp->lock);
1716                         rnp->gpnum = 0;
1717                         rnp->qsmask = 0;
1718                         rnp->qsmaskinit = 0;
1719                         rnp->grplo = j * cpustride;
1720                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
1721                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
1722                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
1723                         if (i == 0) {
1724                                 rnp->grpnum = 0;
1725                                 rnp->grpmask = 0;
1726                                 rnp->parent = NULL;
1727                         } else {
1728                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
1729                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
1730                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
1731                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
1732                         }
1733                         rnp->level = i;
1734                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[0]);
1735                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[1]);
1736                 }
1737         }
1738         lockdep_set_class(&rcu_get_root(rsp)->lock, &rcu_root_class);
1739 }
1740
1741 /*
1742  * Helper macro for __rcu_init() and __rcu_init_preempt().  To be used
1743  * nowhere else!  Assigns leaf node pointers into each CPU's rcu_data
1744  * structure.
1745  */
1746 #define RCU_INIT_FLAVOR(rsp, rcu_data) \
1747 do { \
1748         int i; \
1749         int j; \
1750         struct rcu_node *rnp; \
1751         \
1752         rcu_init_one(rsp); \
1753         rnp = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; \
1754         j = 0; \
1755         for_each_possible_cpu(i) { \
1756                 if (i > rnp[j].grphi) \
1757                         j++; \
1758                 per_cpu(rcu_data, i).mynode = &rnp[j]; \
1759                 (rsp)->rda[i] = &per_cpu(rcu_data, i); \
1760                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp); \
1761         } \
1762 } while (0)
1763
1764 void __init __rcu_init(void)
1765 {
1766         rcu_bootup_announce();
1767 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
1768         printk(KERN_INFO "RCU-based detection of stalled CPUs is enabled.\n");
1769 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
1770         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_sched_state, rcu_sched_data);
1771         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_bh_state, rcu_bh_data);
1772         __rcu_init_preempt();
1773         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
1774 }
1775
1776 #include "rcutree_plugin.h"