stop_machine: Wean existing callers off stop_machine_run()
[linux-2.6.git] / kernel / rcuclassic.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, 2001
19  *
20  * Authors: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
21  *          Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
22  *
23  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@us.ibm.com>
24  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
25  * Papers:
26  * http://www.rdrop.com/users/paulmck/paper/rclockpdcsproof.pdf
27  * http://lse.sourceforge.net/locking/rclock_OLS.2001.05.01c.sc.pdf (OLS2001)
28  *
29  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
30  *              Documentation/RCU
31  *
32  */
33 #include <linux/types.h>
34 #include <linux/kernel.h>
35 #include <linux/init.h>
36 #include <linux/spinlock.h>
37 #include <linux/smp.h>
38 #include <linux/rcupdate.h>
39 #include <linux/interrupt.h>
40 #include <linux/sched.h>
41 #include <asm/atomic.h>
42 #include <linux/bitops.h>
43 #include <linux/module.h>
44 #include <linux/completion.h>
45 #include <linux/moduleparam.h>
46 #include <linux/percpu.h>
47 #include <linux/notifier.h>
48 #include <linux/cpu.h>
49 #include <linux/mutex.h>
50
51 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
52 static struct lock_class_key rcu_lock_key;
53 struct lockdep_map rcu_lock_map =
54         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("rcu_read_lock", &rcu_lock_key);
55 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_lock_map);
56 #endif
57
58
59 /* Definition for rcupdate control block. */
60 static struct rcu_ctrlblk rcu_ctrlblk = {
61         .cur = -300,
62         .completed = -300,
63         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&rcu_ctrlblk.lock),
64         .cpumask = CPU_MASK_NONE,
65 };
66 static struct rcu_ctrlblk rcu_bh_ctrlblk = {
67         .cur = -300,
68         .completed = -300,
69         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&rcu_bh_ctrlblk.lock),
70         .cpumask = CPU_MASK_NONE,
71 };
72
73 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_data) = { 0L };
74 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data) = { 0L };
75
76 static int blimit = 10;
77 static int qhimark = 10000;
78 static int qlowmark = 100;
79
80 #ifdef CONFIG_SMP
81 static void force_quiescent_state(struct rcu_data *rdp,
82                         struct rcu_ctrlblk *rcp)
83 {
84         int cpu;
85         cpumask_t cpumask;
86         set_need_resched();
87         if (unlikely(!rcp->signaled)) {
88                 rcp->signaled = 1;
89                 /*
90                  * Don't send IPI to itself. With irqs disabled,
91                  * rdp->cpu is the current cpu.
92                  *
93                  * cpu_online_map is updated by the _cpu_down()
94                  * using __stop_machine(). Since we're in irqs disabled
95                  * section, __stop_machine() is not exectuting, hence
96                  * the cpu_online_map is stable.
97                  *
98                  * However,  a cpu might have been offlined _just_ before
99                  * we disabled irqs while entering here.
100                  * And rcu subsystem might not yet have handled the CPU_DEAD
101                  * notification, leading to the offlined cpu's bit
102                  * being set in the rcp->cpumask.
103                  *
104                  * Hence cpumask = (rcp->cpumask & cpu_online_map) to prevent
105                  * sending smp_reschedule() to an offlined CPU.
106                  */
107                 cpus_and(cpumask, rcp->cpumask, cpu_online_map);
108                 cpu_clear(rdp->cpu, cpumask);
109                 for_each_cpu_mask_nr(cpu, cpumask)
110                         smp_send_reschedule(cpu);
111         }
112 }
113 #else
114 static inline void force_quiescent_state(struct rcu_data *rdp,
115                         struct rcu_ctrlblk *rcp)
116 {
117         set_need_resched();
118 }
119 #endif
120
121 /**
122  * call_rcu - Queue an RCU callback for invocation after a grace period.
123  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
124  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
125  *
126  * The update function will be invoked some time after a full grace
127  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
128  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
129  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
130  * and may be nested.
131  */
132 void call_rcu(struct rcu_head *head,
133                                 void (*func)(struct rcu_head *rcu))
134 {
135         unsigned long flags;
136         struct rcu_data *rdp;
137
138         head->func = func;
139         head->next = NULL;
140         local_irq_save(flags);
141         rdp = &__get_cpu_var(rcu_data);
142         *rdp->nxttail = head;
143         rdp->nxttail = &head->next;
144         if (unlikely(++rdp->qlen > qhimark)) {
145                 rdp->blimit = INT_MAX;
146                 force_quiescent_state(rdp, &rcu_ctrlblk);
147         }
148         local_irq_restore(flags);
149 }
150 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu);
151
152 /**
153  * call_rcu_bh - Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
154  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
155  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
156  *
157  * The update function will be invoked some time after a full grace
158  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
159  * read-side critical sections have completed. call_rcu_bh() assumes
160  * that the read-side critical sections end on completion of a softirq
161  * handler. This means that read-side critical sections in process
162  * context must not be interrupted by softirqs. This interface is to be
163  * used when most of the read-side critical sections are in softirq context.
164  * RCU read-side critical sections are delimited by rcu_read_lock() and
165  * rcu_read_unlock(), * if in interrupt context or rcu_read_lock_bh()
166  * and rcu_read_unlock_bh(), if in process context. These may be nested.
167  */
168 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head,
169                                 void (*func)(struct rcu_head *rcu))
170 {
171         unsigned long flags;
172         struct rcu_data *rdp;
173
174         head->func = func;
175         head->next = NULL;
176         local_irq_save(flags);
177         rdp = &__get_cpu_var(rcu_bh_data);
178         *rdp->nxttail = head;
179         rdp->nxttail = &head->next;
180
181         if (unlikely(++rdp->qlen > qhimark)) {
182                 rdp->blimit = INT_MAX;
183                 force_quiescent_state(rdp, &rcu_bh_ctrlblk);
184         }
185
186         local_irq_restore(flags);
187 }
188 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
189
190 /*
191  * Return the number of RCU batches processed thus far.  Useful
192  * for debug and statistics.
193  */
194 long rcu_batches_completed(void)
195 {
196         return rcu_ctrlblk.completed;
197 }
198 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed);
199
200 /*
201  * Return the number of RCU batches processed thus far.  Useful
202  * for debug and statistics.
203  */
204 long rcu_batches_completed_bh(void)
205 {
206         return rcu_bh_ctrlblk.completed;
207 }
208 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
209
210 /* Raises the softirq for processing rcu_callbacks. */
211 static inline void raise_rcu_softirq(void)
212 {
213         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
214         /*
215          * The smp_mb() here is required to ensure that this cpu's
216          * __rcu_process_callbacks() reads the most recently updated
217          * value of rcu->cur.
218          */
219         smp_mb();
220 }
221
222 /*
223  * Invoke the completed RCU callbacks. They are expected to be in
224  * a per-cpu list.
225  */
226 static void rcu_do_batch(struct rcu_data *rdp)
227 {
228         struct rcu_head *next, *list;
229         int count = 0;
230
231         list = rdp->donelist;
232         while (list) {
233                 next = list->next;
234                 prefetch(next);
235                 list->func(list);
236                 list = next;
237                 if (++count >= rdp->blimit)
238                         break;
239         }
240         rdp->donelist = list;
241
242         local_irq_disable();
243         rdp->qlen -= count;
244         local_irq_enable();
245         if (rdp->blimit == INT_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
246                 rdp->blimit = blimit;
247
248         if (!rdp->donelist)
249                 rdp->donetail = &rdp->donelist;
250         else
251                 raise_rcu_softirq();
252 }
253
254 /*
255  * Grace period handling:
256  * The grace period handling consists out of two steps:
257  * - A new grace period is started.
258  *   This is done by rcu_start_batch. The start is not broadcasted to
259  *   all cpus, they must pick this up by comparing rcp->cur with
260  *   rdp->quiescbatch. All cpus are recorded  in the
261  *   rcu_ctrlblk.cpumask bitmap.
262  * - All cpus must go through a quiescent state.
263  *   Since the start of the grace period is not broadcasted, at least two
264  *   calls to rcu_check_quiescent_state are required:
265  *   The first call just notices that a new grace period is running. The
266  *   following calls check if there was a quiescent state since the beginning
267  *   of the grace period. If so, it updates rcu_ctrlblk.cpumask. If
268  *   the bitmap is empty, then the grace period is completed.
269  *   rcu_check_quiescent_state calls rcu_start_batch(0) to start the next grace
270  *   period (if necessary).
271  */
272 /*
273  * Register a new batch of callbacks, and start it up if there is currently no
274  * active batch and the batch to be registered has not already occurred.
275  * Caller must hold rcu_ctrlblk.lock.
276  */
277 static void rcu_start_batch(struct rcu_ctrlblk *rcp)
278 {
279         if (rcp->next_pending &&
280                         rcp->completed == rcp->cur) {
281                 rcp->next_pending = 0;
282                 /*
283                  * next_pending == 0 must be visible in
284                  * __rcu_process_callbacks() before it can see new value of cur.
285                  */
286                 smp_wmb();
287                 rcp->cur++;
288
289                 /*
290                  * Accessing nohz_cpu_mask before incrementing rcp->cur needs a
291                  * Barrier  Otherwise it can cause tickless idle CPUs to be
292                  * included in rcp->cpumask, which will extend graceperiods
293                  * unnecessarily.
294                  */
295                 smp_mb();
296                 cpus_andnot(rcp->cpumask, cpu_online_map, nohz_cpu_mask);
297
298                 rcp->signaled = 0;
299         }
300 }
301
302 /*
303  * cpu went through a quiescent state since the beginning of the grace period.
304  * Clear it from the cpu mask and complete the grace period if it was the last
305  * cpu. Start another grace period if someone has further entries pending
306  */
307 static void cpu_quiet(int cpu, struct rcu_ctrlblk *rcp)
308 {
309         cpu_clear(cpu, rcp->cpumask);
310         if (cpus_empty(rcp->cpumask)) {
311                 /* batch completed ! */
312                 rcp->completed = rcp->cur;
313                 rcu_start_batch(rcp);
314         }
315 }
316
317 /*
318  * Check if the cpu has gone through a quiescent state (say context
319  * switch). If so and if it already hasn't done so in this RCU
320  * quiescent cycle, then indicate that it has done so.
321  */
322 static void rcu_check_quiescent_state(struct rcu_ctrlblk *rcp,
323                                         struct rcu_data *rdp)
324 {
325         if (rdp->quiescbatch != rcp->cur) {
326                 /* start new grace period: */
327                 rdp->qs_pending = 1;
328                 rdp->passed_quiesc = 0;
329                 rdp->quiescbatch = rcp->cur;
330                 return;
331         }
332
333         /* Grace period already completed for this cpu?
334          * qs_pending is checked instead of the actual bitmap to avoid
335          * cacheline trashing.
336          */
337         if (!rdp->qs_pending)
338                 return;
339
340         /*
341          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
342          * period? If no, then exit and wait for the next call.
343          */
344         if (!rdp->passed_quiesc)
345                 return;
346         rdp->qs_pending = 0;
347
348         spin_lock(&rcp->lock);
349         /*
350          * rdp->quiescbatch/rcp->cur and the cpu bitmap can come out of sync
351          * during cpu startup. Ignore the quiescent state.
352          */
353         if (likely(rdp->quiescbatch == rcp->cur))
354                 cpu_quiet(rdp->cpu, rcp);
355
356         spin_unlock(&rcp->lock);
357 }
358
359
360 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
361
362 /* warning! helper for rcu_offline_cpu. do not use elsewhere without reviewing
363  * locking requirements, the list it's pulling from has to belong to a cpu
364  * which is dead and hence not processing interrupts.
365  */
366 static void rcu_move_batch(struct rcu_data *this_rdp, struct rcu_head *list,
367                                 struct rcu_head **tail)
368 {
369         local_irq_disable();
370         *this_rdp->nxttail = list;
371         if (list)
372                 this_rdp->nxttail = tail;
373         local_irq_enable();
374 }
375
376 static void __rcu_offline_cpu(struct rcu_data *this_rdp,
377                                 struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_data *rdp)
378 {
379         /* if the cpu going offline owns the grace period
380          * we can block indefinitely waiting for it, so flush
381          * it here
382          */
383         spin_lock_bh(&rcp->lock);
384         if (rcp->cur != rcp->completed)
385                 cpu_quiet(rdp->cpu, rcp);
386         spin_unlock_bh(&rcp->lock);
387         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->donelist, rdp->donetail);
388         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->curlist, rdp->curtail);
389         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->nxtlist, rdp->nxttail);
390
391         local_irq_disable();
392         this_rdp->qlen += rdp->qlen;
393         local_irq_enable();
394 }
395
396 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
397 {
398         struct rcu_data *this_rdp = &get_cpu_var(rcu_data);
399         struct rcu_data *this_bh_rdp = &get_cpu_var(rcu_bh_data);
400
401         __rcu_offline_cpu(this_rdp, &rcu_ctrlblk,
402                                         &per_cpu(rcu_data, cpu));
403         __rcu_offline_cpu(this_bh_rdp, &rcu_bh_ctrlblk,
404                                         &per_cpu(rcu_bh_data, cpu));
405         put_cpu_var(rcu_data);
406         put_cpu_var(rcu_bh_data);
407 }
408
409 #else
410
411 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
412 {
413 }
414
415 #endif
416
417 /*
418  * This does the RCU processing work from softirq context.
419  */
420 static void __rcu_process_callbacks(struct rcu_ctrlblk *rcp,
421                                         struct rcu_data *rdp)
422 {
423         if (rdp->curlist && !rcu_batch_before(rcp->completed, rdp->batch)) {
424                 *rdp->donetail = rdp->curlist;
425                 rdp->donetail = rdp->curtail;
426                 rdp->curlist = NULL;
427                 rdp->curtail = &rdp->curlist;
428         }
429
430         if (rdp->nxtlist && !rdp->curlist) {
431                 local_irq_disable();
432                 rdp->curlist = rdp->nxtlist;
433                 rdp->curtail = rdp->nxttail;
434                 rdp->nxtlist = NULL;
435                 rdp->nxttail = &rdp->nxtlist;
436                 local_irq_enable();
437
438                 /*
439                  * start the next batch of callbacks
440                  */
441
442                 /* determine batch number */
443                 rdp->batch = rcp->cur + 1;
444                 /* see the comment and corresponding wmb() in
445                  * the rcu_start_batch()
446                  */
447                 smp_rmb();
448
449                 if (!rcp->next_pending) {
450                         /* and start it/schedule start if it's a new batch */
451                         spin_lock(&rcp->lock);
452                         rcp->next_pending = 1;
453                         rcu_start_batch(rcp);
454                         spin_unlock(&rcp->lock);
455                 }
456         }
457
458         rcu_check_quiescent_state(rcp, rdp);
459         if (rdp->donelist)
460                 rcu_do_batch(rdp);
461 }
462
463 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
464 {
465         __rcu_process_callbacks(&rcu_ctrlblk, &__get_cpu_var(rcu_data));
466         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_ctrlblk, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
467 }
468
469 static int __rcu_pending(struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_data *rdp)
470 {
471         /* This cpu has pending rcu entries and the grace period
472          * for them has completed.
473          */
474         if (rdp->curlist && !rcu_batch_before(rcp->completed, rdp->batch))
475                 return 1;
476
477         /* This cpu has no pending entries, but there are new entries */
478         if (!rdp->curlist && rdp->nxtlist)
479                 return 1;
480
481         /* This cpu has finished callbacks to invoke */
482         if (rdp->donelist)
483                 return 1;
484
485         /* The rcu core waits for a quiescent state from the cpu */
486         if (rdp->quiescbatch != rcp->cur || rdp->qs_pending)
487                 return 1;
488
489         /* nothing to do */
490         return 0;
491 }
492
493 /*
494  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
495  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
496  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
497  */
498 int rcu_pending(int cpu)
499 {
500         return __rcu_pending(&rcu_ctrlblk, &per_cpu(rcu_data, cpu)) ||
501                 __rcu_pending(&rcu_bh_ctrlblk, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu));
502 }
503
504 /*
505  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
506  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
507  * 1 if so.  This function is part of the RCU implementation; it is -not-
508  * an exported member of the RCU API.
509  */
510 int rcu_needs_cpu(int cpu)
511 {
512         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_data, cpu);
513         struct rcu_data *rdp_bh = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
514
515         return (!!rdp->curlist || !!rdp_bh->curlist || rcu_pending(cpu));
516 }
517
518 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
519 {
520         if (user ||
521             (idle_cpu(cpu) && !in_softirq() &&
522                                 hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
523
524                 /*
525                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
526                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
527                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
528                  * a quiescent state, so count it.
529                  *
530                  * Also do a memory barrier.  This is needed to handle
531                  * the case where writes from a preempt-disable section
532                  * of code get reordered into schedule() by this CPU's
533                  * write buffer.  The memory barrier makes sure that
534                  * the rcu_qsctr_inc() and rcu_bh_qsctr_inc() are see
535                  * by other CPUs to happen after any such write.
536                  */
537
538                 smp_mb();  /* See above block comment. */
539                 rcu_qsctr_inc(cpu);
540                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
541
542         } else if (!in_softirq()) {
543
544                 /*
545                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
546                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
547                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
548                  * critical section, so count it.  The memory barrier
549                  * is needed for the same reason as is the above one.
550                  */
551
552                 smp_mb();  /* See above block comment. */
553                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
554         }
555         raise_rcu_softirq();
556 }
557
558 static void rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_ctrlblk *rcp,
559                                                 struct rcu_data *rdp)
560 {
561         memset(rdp, 0, sizeof(*rdp));
562         rdp->curtail = &rdp->curlist;
563         rdp->nxttail = &rdp->nxtlist;
564         rdp->donetail = &rdp->donelist;
565         rdp->quiescbatch = rcp->completed;
566         rdp->qs_pending = 0;
567         rdp->cpu = cpu;
568         rdp->blimit = blimit;
569 }
570
571 static void __cpuinit rcu_online_cpu(int cpu)
572 {
573         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_data, cpu);
574         struct rcu_data *bh_rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
575
576         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_ctrlblk, rdp);
577         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_ctrlblk, bh_rdp);
578         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
579 }
580
581 static int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
582                                 unsigned long action, void *hcpu)
583 {
584         long cpu = (long)hcpu;
585
586         switch (action) {
587         case CPU_UP_PREPARE:
588         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
589                 rcu_online_cpu(cpu);
590                 break;
591         case CPU_DEAD:
592         case CPU_DEAD_FROZEN:
593                 rcu_offline_cpu(cpu);
594                 break;
595         default:
596                 break;
597         }
598         return NOTIFY_OK;
599 }
600
601 static struct notifier_block __cpuinitdata rcu_nb = {
602         .notifier_call  = rcu_cpu_notify,
603 };
604
605 /*
606  * Initializes rcu mechanism.  Assumed to be called early.
607  * That is before local timer(SMP) or jiffie timer (uniproc) is setup.
608  * Note that rcu_qsctr and friends are implicitly
609  * initialized due to the choice of ``0'' for RCU_CTR_INVALID.
610  */
611 void __init __rcu_init(void)
612 {
613         rcu_cpu_notify(&rcu_nb, CPU_UP_PREPARE,
614                         (void *)(long)smp_processor_id());
615         /* Register notifier for non-boot CPUs */
616         register_cpu_notifier(&rcu_nb);
617 }
618
619 module_param(blimit, int, 0);
620 module_param(qhimark, int, 0);
621 module_param(qlowmark, int, 0);