Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael...
[linux-2.6.git] / kernel / rcutiny_plugin.h
1 /*
2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion, the Bloatwatch edition
3  * Internal non-public definitions that provide either classic
4  * or preemptible semantics.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * along with this program; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
19  *
20  * Copyright (c) 2010 Linaro
21  *
22  * Author: Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
23  */
24
25 #ifdef CONFIG_TINY_PREEMPT_RCU
26
27 #include <linux/delay.h>
28
29 /* Global control variables for preemptible RCU. */
30 struct rcu_preempt_ctrlblk {
31         struct rcu_ctrlblk rcb; /* curtail: ->next ptr of last CB for GP. */
32         struct rcu_head **nexttail;
33                                 /* Tasks blocked in a preemptible RCU */
34                                 /*  read-side critical section while an */
35                                 /*  preemptible-RCU grace period is in */
36                                 /*  progress must wait for a later grace */
37                                 /*  period.  This pointer points to the */
38                                 /*  ->next pointer of the last task that */
39                                 /*  must wait for a later grace period, or */
40                                 /*  to &->rcb.rcucblist if there is no */
41                                 /*  such task. */
42         struct list_head blkd_tasks;
43                                 /* Tasks blocked in RCU read-side critical */
44                                 /*  section.  Tasks are placed at the head */
45                                 /*  of this list and age towards the tail. */
46         struct list_head *gp_tasks;
47                                 /* Pointer to the first task blocking the */
48                                 /*  current grace period, or NULL if there */
49                                 /*  is not such task. */
50         struct list_head *exp_tasks;
51                                 /* Pointer to first task blocking the */
52                                 /*  current expedited grace period, or NULL */
53                                 /*  if there is no such task.  If there */
54                                 /*  is no current expedited grace period, */
55                                 /*  then there cannot be any such task. */
56         u8 gpnum;               /* Current grace period. */
57         u8 gpcpu;               /* Last grace period blocked by the CPU. */
58         u8 completed;           /* Last grace period completed. */
59                                 /*  If all three are equal, RCU is idle. */
60 };
61
62 static struct rcu_preempt_ctrlblk rcu_preempt_ctrlblk = {
63         .rcb.donetail = &rcu_preempt_ctrlblk.rcb.rcucblist,
64         .rcb.curtail = &rcu_preempt_ctrlblk.rcb.rcucblist,
65         .nexttail = &rcu_preempt_ctrlblk.rcb.rcucblist,
66         .blkd_tasks = LIST_HEAD_INIT(rcu_preempt_ctrlblk.blkd_tasks),
67 };
68
69 static int rcu_preempted_readers_exp(void);
70 static void rcu_report_exp_done(void);
71
72 /*
73  * Return true if the CPU has not yet responded to the current grace period.
74  */
75 static int rcu_cpu_blocking_cur_gp(void)
76 {
77         return rcu_preempt_ctrlblk.gpcpu != rcu_preempt_ctrlblk.gpnum;
78 }
79
80 /*
81  * Check for a running RCU reader.  Because there is only one CPU,
82  * there can be but one running RCU reader at a time.  ;-)
83  */
84 static int rcu_preempt_running_reader(void)
85 {
86         return current->rcu_read_lock_nesting;
87 }
88
89 /*
90  * Check for preempted RCU readers blocking any grace period.
91  * If the caller needs a reliable answer, it must disable hard irqs.
92  */
93 static int rcu_preempt_blocked_readers_any(void)
94 {
95         return !list_empty(&rcu_preempt_ctrlblk.blkd_tasks);
96 }
97
98 /*
99  * Check for preempted RCU readers blocking the current grace period.
100  * If the caller needs a reliable answer, it must disable hard irqs.
101  */
102 static int rcu_preempt_blocked_readers_cgp(void)
103 {
104         return rcu_preempt_ctrlblk.gp_tasks != NULL;
105 }
106
107 /*
108  * Return true if another preemptible-RCU grace period is needed.
109  */
110 static int rcu_preempt_needs_another_gp(void)
111 {
112         return *rcu_preempt_ctrlblk.rcb.curtail != NULL;
113 }
114
115 /*
116  * Return true if a preemptible-RCU grace period is in progress.
117  * The caller must disable hardirqs.
118  */
119 static int rcu_preempt_gp_in_progress(void)
120 {
121         return rcu_preempt_ctrlblk.completed != rcu_preempt_ctrlblk.gpnum;
122 }
123
124 /*
125  * Record a preemptible-RCU quiescent state for the specified CPU.  Note
126  * that this just means that the task currently running on the CPU is
127  * in a quiescent state.  There might be any number of tasks blocked
128  * while in an RCU read-side critical section.
129  *
130  * Unlike the other rcu_*_qs() functions, callers to this function
131  * must disable irqs in order to protect the assignment to
132  * ->rcu_read_unlock_special.
133  *
134  * Because this is a single-CPU implementation, the only way a grace
135  * period can end is if the CPU is in a quiescent state.  The reason is
136  * that a blocked preemptible-RCU reader can exit its critical section
137  * only if the CPU is running it at the time.  Therefore, when the
138  * last task blocking the current grace period exits its RCU read-side
139  * critical section, neither the CPU nor blocked tasks will be stopping
140  * the current grace period.  (In contrast, SMP implementations
141  * might have CPUs running in RCU read-side critical sections that
142  * block later grace periods -- but this is not possible given only
143  * one CPU.)
144  */
145 static void rcu_preempt_cpu_qs(void)
146 {
147         /* Record both CPU and task as having responded to current GP. */
148         rcu_preempt_ctrlblk.gpcpu = rcu_preempt_ctrlblk.gpnum;
149         current->rcu_read_unlock_special &= ~RCU_READ_UNLOCK_NEED_QS;
150
151         /*
152          * If there is no GP, or if blocked readers are still blocking GP,
153          * then there is nothing more to do.
154          */
155         if (!rcu_preempt_gp_in_progress() || rcu_preempt_blocked_readers_cgp())
156                 return;
157
158         /* Advance callbacks. */
159         rcu_preempt_ctrlblk.completed = rcu_preempt_ctrlblk.gpnum;
160         rcu_preempt_ctrlblk.rcb.donetail = rcu_preempt_ctrlblk.rcb.curtail;
161         rcu_preempt_ctrlblk.rcb.curtail = rcu_preempt_ctrlblk.nexttail;
162
163         /* If there are no blocked readers, next GP is done instantly. */
164         if (!rcu_preempt_blocked_readers_any())
165                 rcu_preempt_ctrlblk.rcb.donetail = rcu_preempt_ctrlblk.nexttail;
166
167         /* If there are done callbacks, make RCU_SOFTIRQ process them. */
168         if (*rcu_preempt_ctrlblk.rcb.donetail != NULL)
169                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
170 }
171
172 /*
173  * Start a new RCU grace period if warranted.  Hard irqs must be disabled.
174  */
175 static void rcu_preempt_start_gp(void)
176 {
177         if (!rcu_preempt_gp_in_progress() && rcu_preempt_needs_another_gp()) {
178
179                 /* Official start of GP. */
180                 rcu_preempt_ctrlblk.gpnum++;
181
182                 /* Any blocked RCU readers block new GP. */
183                 if (rcu_preempt_blocked_readers_any())
184                         rcu_preempt_ctrlblk.gp_tasks =
185                                 rcu_preempt_ctrlblk.blkd_tasks.next;
186
187                 /* If there is no running reader, CPU is done with GP. */
188                 if (!rcu_preempt_running_reader())
189                         rcu_preempt_cpu_qs();
190         }
191 }
192
193 /*
194  * We have entered the scheduler, and the current task might soon be
195  * context-switched away from.  If this task is in an RCU read-side
196  * critical section, we will no longer be able to rely on the CPU to
197  * record that fact, so we enqueue the task on the blkd_tasks list.
198  * If the task started after the current grace period began, as recorded
199  * by ->gpcpu, we enqueue at the beginning of the list.  Otherwise
200  * before the element referenced by ->gp_tasks (or at the tail if
201  * ->gp_tasks is NULL) and point ->gp_tasks at the newly added element.
202  * The task will dequeue itself when it exits the outermost enclosing
203  * RCU read-side critical section.  Therefore, the current grace period
204  * cannot be permitted to complete until the ->gp_tasks pointer becomes
205  * NULL.
206  *
207  * Caller must disable preemption.
208  */
209 void rcu_preempt_note_context_switch(void)
210 {
211         struct task_struct *t = current;
212         unsigned long flags;
213
214         local_irq_save(flags); /* must exclude scheduler_tick(). */
215         if (rcu_preempt_running_reader() &&
216             (t->rcu_read_unlock_special & RCU_READ_UNLOCK_BLOCKED) == 0) {
217
218                 /* Possibly blocking in an RCU read-side critical section. */
219                 t->rcu_read_unlock_special |= RCU_READ_UNLOCK_BLOCKED;
220
221                 /*
222                  * If this CPU has already checked in, then this task
223                  * will hold up the next grace period rather than the
224                  * current grace period.  Queue the task accordingly.
225                  * If the task is queued for the current grace period
226                  * (i.e., this CPU has not yet passed through a quiescent
227                  * state for the current grace period), then as long
228                  * as that task remains queued, the current grace period
229                  * cannot end.
230                  */
231                 list_add(&t->rcu_node_entry, &rcu_preempt_ctrlblk.blkd_tasks);
232                 if (rcu_cpu_blocking_cur_gp())
233                         rcu_preempt_ctrlblk.gp_tasks = &t->rcu_node_entry;
234         }
235
236         /*
237          * Either we were not in an RCU read-side critical section to
238          * begin with, or we have now recorded that critical section
239          * globally.  Either way, we can now note a quiescent state
240          * for this CPU.  Again, if we were in an RCU read-side critical
241          * section, and if that critical section was blocking the current
242          * grace period, then the fact that the task has been enqueued
243          * means that current grace period continues to be blocked.
244          */
245         rcu_preempt_cpu_qs();
246         local_irq_restore(flags);
247 }
248
249 /*
250  * Tiny-preemptible RCU implementation for rcu_read_lock().
251  * Just increment ->rcu_read_lock_nesting, shared state will be updated
252  * if we block.
253  */
254 void __rcu_read_lock(void)
255 {
256         current->rcu_read_lock_nesting++;
257         barrier();  /* needed if we ever invoke rcu_read_lock in rcutiny.c */
258 }
259 EXPORT_SYMBOL_GPL(__rcu_read_lock);
260
261 /*
262  * Handle special cases during rcu_read_unlock(), such as needing to
263  * notify RCU core processing or task having blocked during the RCU
264  * read-side critical section.
265  */
266 static void rcu_read_unlock_special(struct task_struct *t)
267 {
268         int empty;
269         int empty_exp;
270         unsigned long flags;
271         struct list_head *np;
272         int special;
273
274         /*
275          * NMI handlers cannot block and cannot safely manipulate state.
276          * They therefore cannot possibly be special, so just leave.
277          */
278         if (in_nmi())
279                 return;
280
281         local_irq_save(flags);
282
283         /*
284          * If RCU core is waiting for this CPU to exit critical section,
285          * let it know that we have done so.
286          */
287         special = t->rcu_read_unlock_special;
288         if (special & RCU_READ_UNLOCK_NEED_QS)
289                 rcu_preempt_cpu_qs();
290
291         /* Hardware IRQ handlers cannot block. */
292         if (in_irq()) {
293                 local_irq_restore(flags);
294                 return;
295         }
296
297         /* Clean up if blocked during RCU read-side critical section. */
298         if (special & RCU_READ_UNLOCK_BLOCKED) {
299                 t->rcu_read_unlock_special &= ~RCU_READ_UNLOCK_BLOCKED;
300
301                 /*
302                  * Remove this task from the ->blkd_tasks list and adjust
303                  * any pointers that might have been referencing it.
304                  */
305                 empty = !rcu_preempt_blocked_readers_cgp();
306                 empty_exp = rcu_preempt_ctrlblk.exp_tasks == NULL;
307                 np = t->rcu_node_entry.next;
308                 if (np == &rcu_preempt_ctrlblk.blkd_tasks)
309                         np = NULL;
310                 list_del(&t->rcu_node_entry);
311                 if (&t->rcu_node_entry == rcu_preempt_ctrlblk.gp_tasks)
312                         rcu_preempt_ctrlblk.gp_tasks = np;
313                 if (&t->rcu_node_entry == rcu_preempt_ctrlblk.exp_tasks)
314                         rcu_preempt_ctrlblk.exp_tasks = np;
315                 INIT_LIST_HEAD(&t->rcu_node_entry);
316
317                 /*
318                  * If this was the last task on the current list, and if
319                  * we aren't waiting on the CPU, report the quiescent state
320                  * and start a new grace period if needed.
321                  */
322                 if (!empty && !rcu_preempt_blocked_readers_cgp()) {
323                         rcu_preempt_cpu_qs();
324                         rcu_preempt_start_gp();
325                 }
326
327                 /*
328                  * If this was the last task on the expedited lists,
329                  * then we need wake up the waiting task.
330                  */
331                 if (!empty_exp && rcu_preempt_ctrlblk.exp_tasks == NULL)
332                         rcu_report_exp_done();
333         }
334         local_irq_restore(flags);
335 }
336
337 /*
338  * Tiny-preemptible RCU implementation for rcu_read_unlock().
339  * Decrement ->rcu_read_lock_nesting.  If the result is zero (outermost
340  * rcu_read_unlock()) and ->rcu_read_unlock_special is non-zero, then
341  * invoke rcu_read_unlock_special() to clean up after a context switch
342  * in an RCU read-side critical section and other special cases.
343  */
344 void __rcu_read_unlock(void)
345 {
346         struct task_struct *t = current;
347
348         barrier();  /* needed if we ever invoke rcu_read_unlock in rcutiny.c */
349         --t->rcu_read_lock_nesting;
350         barrier();  /* decrement before load of ->rcu_read_unlock_special */
351         if (t->rcu_read_lock_nesting == 0 &&
352             unlikely(ACCESS_ONCE(t->rcu_read_unlock_special)))
353                 rcu_read_unlock_special(t);
354 #ifdef CONFIG_PROVE_LOCKING
355         WARN_ON_ONCE(t->rcu_read_lock_nesting < 0);
356 #endif /* #ifdef CONFIG_PROVE_LOCKING */
357 }
358 EXPORT_SYMBOL_GPL(__rcu_read_unlock);
359
360 /*
361  * Check for a quiescent state from the current CPU.  When a task blocks,
362  * the task is recorded in the rcu_preempt_ctrlblk structure, which is
363  * checked elsewhere.  This is called from the scheduling-clock interrupt.
364  *
365  * Caller must disable hard irqs.
366  */
367 static void rcu_preempt_check_callbacks(void)
368 {
369         struct task_struct *t = current;
370
371         if (rcu_preempt_gp_in_progress() &&
372             (!rcu_preempt_running_reader() ||
373              !rcu_cpu_blocking_cur_gp()))
374                 rcu_preempt_cpu_qs();
375         if (&rcu_preempt_ctrlblk.rcb.rcucblist !=
376             rcu_preempt_ctrlblk.rcb.donetail)
377                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
378         if (rcu_preempt_gp_in_progress() &&
379             rcu_cpu_blocking_cur_gp() &&
380             rcu_preempt_running_reader())
381                 t->rcu_read_unlock_special |= RCU_READ_UNLOCK_NEED_QS;
382 }
383
384 /*
385  * TINY_PREEMPT_RCU has an extra callback-list tail pointer to
386  * update, so this is invoked from __rcu_process_callbacks() to
387  * handle that case.  Of course, it is invoked for all flavors of
388  * RCU, but RCU callbacks can appear only on one of the lists, and
389  * neither ->nexttail nor ->donetail can possibly be NULL, so there
390  * is no need for an explicit check.
391  */
392 static void rcu_preempt_remove_callbacks(struct rcu_ctrlblk *rcp)
393 {
394         if (rcu_preempt_ctrlblk.nexttail == rcp->donetail)
395                 rcu_preempt_ctrlblk.nexttail = &rcp->rcucblist;
396 }
397
398 /*
399  * Process callbacks for preemptible RCU.
400  */
401 static void rcu_preempt_process_callbacks(void)
402 {
403         __rcu_process_callbacks(&rcu_preempt_ctrlblk.rcb);
404 }
405
406 /*
407  * Queue a preemptible -RCU callback for invocation after a grace period.
408  */
409 void call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
410 {
411         unsigned long flags;
412
413         debug_rcu_head_queue(head);
414         head->func = func;
415         head->next = NULL;
416
417         local_irq_save(flags);
418         *rcu_preempt_ctrlblk.nexttail = head;
419         rcu_preempt_ctrlblk.nexttail = &head->next;
420         rcu_preempt_start_gp();  /* checks to see if GP needed. */
421         local_irq_restore(flags);
422 }
423 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu);
424
425 void rcu_barrier(void)
426 {
427         struct rcu_synchronize rcu;
428
429         init_rcu_head_on_stack(&rcu.head);
430         init_completion(&rcu.completion);
431         /* Will wake me after RCU finished. */
432         call_rcu(&rcu.head, wakeme_after_rcu);
433         /* Wait for it. */
434         wait_for_completion(&rcu.completion);
435         destroy_rcu_head_on_stack(&rcu.head);
436 }
437 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier);
438
439 /*
440  * synchronize_rcu - wait until a grace period has elapsed.
441  *
442  * Control will return to the caller some time after a full grace
443  * period has elapsed, in other words after all currently executing RCU
444  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
445  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
446  * and may be nested.
447  */
448 void synchronize_rcu(void)
449 {
450 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
451         if (!rcu_scheduler_active)
452                 return;
453 #endif /* #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
454
455         WARN_ON_ONCE(rcu_preempt_running_reader());
456         if (!rcu_preempt_blocked_readers_any())
457                 return;
458
459         /* Once we get past the fastpath checks, same code as rcu_barrier(). */
460         rcu_barrier();
461 }
462 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu);
463
464 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(sync_rcu_preempt_exp_wq);
465 static unsigned long sync_rcu_preempt_exp_count;
466 static DEFINE_MUTEX(sync_rcu_preempt_exp_mutex);
467
468 /*
469  * Return non-zero if there are any tasks in RCU read-side critical
470  * sections blocking the current preemptible-RCU expedited grace period.
471  * If there is no preemptible-RCU expedited grace period currently in
472  * progress, returns zero unconditionally.
473  */
474 static int rcu_preempted_readers_exp(void)
475 {
476         return rcu_preempt_ctrlblk.exp_tasks != NULL;
477 }
478
479 /*
480  * Report the exit from RCU read-side critical section for the last task
481  * that queued itself during or before the current expedited preemptible-RCU
482  * grace period.
483  */
484 static void rcu_report_exp_done(void)
485 {
486         wake_up(&sync_rcu_preempt_exp_wq);
487 }
488
489 /*
490  * Wait for an rcu-preempt grace period, but expedite it.  The basic idea
491  * is to rely in the fact that there is but one CPU, and that it is
492  * illegal for a task to invoke synchronize_rcu_expedited() while in a
493  * preemptible-RCU read-side critical section.  Therefore, any such
494  * critical sections must correspond to blocked tasks, which must therefore
495  * be on the ->blkd_tasks list.  So just record the current head of the
496  * list in the ->exp_tasks pointer, and wait for all tasks including and
497  * after the task pointed to by ->exp_tasks to drain.
498  */
499 void synchronize_rcu_expedited(void)
500 {
501         unsigned long flags;
502         struct rcu_preempt_ctrlblk *rpcp = &rcu_preempt_ctrlblk;
503         unsigned long snap;
504
505         barrier(); /* ensure prior action seen before grace period. */
506
507         WARN_ON_ONCE(rcu_preempt_running_reader());
508
509         /*
510          * Acquire lock so that there is only one preemptible RCU grace
511          * period in flight.  Of course, if someone does the expedited
512          * grace period for us while we are acquiring the lock, just leave.
513          */
514         snap = sync_rcu_preempt_exp_count + 1;
515         mutex_lock(&sync_rcu_preempt_exp_mutex);
516         if (ULONG_CMP_LT(snap, sync_rcu_preempt_exp_count))
517                 goto unlock_mb_ret; /* Others did our work for us. */
518
519         local_irq_save(flags);
520
521         /*
522          * All RCU readers have to already be on blkd_tasks because
523          * we cannot legally be executing in an RCU read-side critical
524          * section.
525          */
526
527         /* Snapshot current head of ->blkd_tasks list. */
528         rpcp->exp_tasks = rpcp->blkd_tasks.next;
529         if (rpcp->exp_tasks == &rpcp->blkd_tasks)
530                 rpcp->exp_tasks = NULL;
531         local_irq_restore(flags);
532
533         /* Wait for tail of ->blkd_tasks list to drain. */
534         if (rcu_preempted_readers_exp())
535                 wait_event(sync_rcu_preempt_exp_wq,
536                            !rcu_preempted_readers_exp());
537
538         /* Clean up and exit. */
539         barrier(); /* ensure expedited GP seen before counter increment. */
540         sync_rcu_preempt_exp_count++;
541 unlock_mb_ret:
542         mutex_unlock(&sync_rcu_preempt_exp_mutex);
543         barrier(); /* ensure subsequent action seen after grace period. */
544 }
545 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_expedited);
546
547 /*
548  * Does preemptible RCU need the CPU to stay out of dynticks mode?
549  */
550 int rcu_preempt_needs_cpu(void)
551 {
552         if (!rcu_preempt_running_reader())
553                 rcu_preempt_cpu_qs();
554         return rcu_preempt_ctrlblk.rcb.rcucblist != NULL;
555 }
556
557 /*
558  * Check for a task exiting while in a preemptible -RCU read-side
559  * critical section, clean up if so.  No need to issue warnings,
560  * as debug_check_no_locks_held() already does this if lockdep
561  * is enabled.
562  */
563 void exit_rcu(void)
564 {
565         struct task_struct *t = current;
566
567         if (t->rcu_read_lock_nesting == 0)
568                 return;
569         t->rcu_read_lock_nesting = 1;
570         rcu_read_unlock();
571 }
572
573 #else /* #ifdef CONFIG_TINY_PREEMPT_RCU */
574
575 /*
576  * Because preemptible RCU does not exist, it never has any callbacks
577  * to check.
578  */
579 static void rcu_preempt_check_callbacks(void)
580 {
581 }
582
583 /*
584  * Because preemptible RCU does not exist, it never has any callbacks
585  * to remove.
586  */
587 static void rcu_preempt_remove_callbacks(struct rcu_ctrlblk *rcp)
588 {
589 }
590
591 /*
592  * Because preemptible RCU does not exist, it never has any callbacks
593  * to process.
594  */
595 static void rcu_preempt_process_callbacks(void)
596 {
597 }
598
599 #endif /* #else #ifdef CONFIG_TINY_PREEMPT_RCU */
600
601 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
602
603 #include <linux/kernel_stat.h>
604
605 /*
606  * During boot, we forgive RCU lockdep issues.  After this function is
607  * invoked, we start taking RCU lockdep issues seriously.
608  */
609 void rcu_scheduler_starting(void)
610 {
611         WARN_ON(nr_context_switches() > 0);
612         rcu_scheduler_active = 1;
613 }
614
615 #endif /* #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */