b4efb9e366803129f3ea6bc7f506bcbb93b32e6c
[linux-2.6.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->gpnum - 1;
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->gpnum - 1;
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->completed_fqs = 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->completed_fqs;
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.  The caller must hold the
544  * ->lock of the leaf rcu_node structure corresponding to the current CPU,
545  *  and must have irqs disabled.
546  */
547 static void __note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
548 {
549         if (rdp->gpnum != rnp->gpnum) {
550                 rdp->qs_pending = 1;
551                 rdp->passed_quiesc = 0;
552                 rdp->gpnum = rnp->gpnum;
553         }
554 }
555
556 static void note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
557 {
558         unsigned long flags;
559         struct rcu_node *rnp;
560
561         local_irq_save(flags);
562         rnp = rdp->mynode;
563         if (rdp->gpnum == ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) || /* outside lock. */
564             !spin_trylock(&rnp->lock)) { /* irqs already off, retry later. */
565                 local_irq_restore(flags);
566                 return;
567         }
568         __note_new_gpnum(rsp, rnp, rdp);
569         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
570 }
571
572 /*
573  * Did someone else start a new RCU grace period start since we last
574  * checked?  Update local state appropriately if so.  Must be called
575  * on the CPU corresponding to rdp.
576  */
577 static int
578 check_for_new_grace_period(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
579 {
580         unsigned long flags;
581         int ret = 0;
582
583         local_irq_save(flags);
584         if (rdp->gpnum != rsp->gpnum) {
585                 note_new_gpnum(rsp, rdp);
586                 ret = 1;
587         }
588         local_irq_restore(flags);
589         return ret;
590 }
591
592 /*
593  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
594  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
595  * belongs.  In addition, the corresponding leaf rcu_node structure's
596  * ->lock must be held by the caller, with irqs disabled.
597  */
598 static void
599 __rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
600 {
601         /* Did another grace period end? */
602         if (rdp->completed != rnp->completed) {
603
604                 /* Advance callbacks.  No harm if list empty. */
605                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL];
606                 rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL];
607                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
608
609                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
610                 rdp->completed = rnp->completed;
611         }
612 }
613
614 /*
615  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
616  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
617  * belongs.
618  */
619 static void
620 rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
621 {
622         unsigned long flags;
623         struct rcu_node *rnp;
624
625         local_irq_save(flags);
626         rnp = rdp->mynode;
627         if (rdp->completed == ACCESS_ONCE(rnp->completed) || /* outside lock. */
628             !spin_trylock(&rnp->lock)) { /* irqs already off, retry later. */
629                 local_irq_restore(flags);
630                 return;
631         }
632         __rcu_process_gp_end(rsp, rnp, rdp);
633         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
634 }
635
636 /*
637  * Do per-CPU grace-period initialization for running CPU.  The caller
638  * must hold the lock of the leaf rcu_node structure corresponding to
639  * this CPU.
640  */
641 static void
642 rcu_start_gp_per_cpu(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
643 {
644         /* Prior grace period ended, so advance callbacks for current CPU. */
645         __rcu_process_gp_end(rsp, rnp, rdp);
646
647         /*
648          * Because this CPU just now started the new grace period, we know
649          * that all of its callbacks will be covered by this upcoming grace
650          * period, even the ones that were registered arbitrarily recently.
651          * Therefore, advance all outstanding callbacks to RCU_WAIT_TAIL.
652          *
653          * Other CPUs cannot be sure exactly when the grace period started.
654          * Therefore, their recently registered callbacks must pass through
655          * an additional RCU_NEXT_READY stage, so that they will be handled
656          * by the next RCU grace period.
657          */
658         rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
659         rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
660
661         /* Set state so that this CPU will detect the next quiescent state. */
662         __note_new_gpnum(rsp, rnp, rdp);
663 }
664
665 /*
666  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
667  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
668  * the root node's ->lock, which is released before return.  Hard irqs must
669  * be disabled.
670  */
671 static void
672 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
673         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
674 {
675         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
676         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
677
678         if (!cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
679                 if (rnp->completed == rsp->completed) {
680                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
681                         return;
682                 }
683                 spin_unlock(&rnp->lock);         /* irqs remain disabled. */
684
685                 /*
686                  * Propagate new ->completed value to rcu_node structures
687                  * so that other CPUs don't have to wait until the start
688                  * of the next grace period to process their callbacks.
689                  */
690                 rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
691                         spin_lock(&rnp->lock);   /* irqs already disabled. */
692                         rnp->completed = rsp->completed;
693                         spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
694                 }
695                 local_irq_restore(flags);
696                 return;
697         }
698
699         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
700         rsp->gpnum++;
701         WARN_ON_ONCE(rsp->signaled == RCU_GP_INIT);
702         rsp->signaled = RCU_GP_INIT; /* Hold off force_quiescent_state. */
703         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
704         record_gp_stall_check_time(rsp);
705         dyntick_record_completed(rsp, rsp->completed - 1);
706
707         /* Special-case the common single-level case. */
708         if (NUM_RCU_NODES == 1) {
709                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
710                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
711                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
712                 rnp->completed = rsp->completed;
713                 rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state OK. */
714                 rcu_start_gp_per_cpu(rsp, rnp, rdp);
715                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
716                 return;
717         }
718
719         spin_unlock(&rnp->lock);  /* leave irqs disabled. */
720
721
722         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
723         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
724
725         /*
726          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
727          * structures for all currently online CPUs in breadth-first
728          * order, starting from the root rcu_node structure.  This
729          * operation relies on the layout of the hierarchy within the
730          * rsp->node[] array.  Note that other CPUs will access only
731          * the leaves of the hierarchy, which still indicate that no
732          * grace period is in progress, at least until the corresponding
733          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
734          * CPU-hotplug operations.
735          *
736          * Note that the grace period cannot complete until we finish
737          * the initialization process, as there will be at least one
738          * qsmask bit set in the root node until that time, namely the
739          * one corresponding to this CPU, due to the fact that we have
740          * irqs disabled.
741          */
742         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
743                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
744                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
745                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
746                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
747                 rnp->completed = rsp->completed;
748                 if (rnp == rdp->mynode)
749                         rcu_start_gp_per_cpu(rsp, rnp, rdp);
750                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
751         }
752
753         rnp = rcu_get_root(rsp);
754         spin_lock(&rnp->lock);                  /* irqs already disabled. */
755         rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state now OK. */
756         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
757         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
758 }
759
760 /*
761  * Clean up after the prior grace period and let rcu_start_gp() start up
762  * the next grace period if one is needed.  Note that the caller must
763  * hold rnp->lock, as required by rcu_start_gp(), which will release it.
764  */
765 static void cpu_quiet_msk_finish(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
766         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
767 {
768         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
769         rsp->completed = rsp->gpnum;
770         rsp->signaled = RCU_GP_IDLE;
771         rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases root node's rnp->lock. */
772 }
773
774 /*
775  * Similar to cpu_quiet(), for which it is a helper function.  Allows
776  * a group of CPUs to be quieted at one go, though all the CPUs in the
777  * group must be represented by the same leaf rcu_node structure.
778  * That structure's lock must be held upon entry, and it is released
779  * before return.
780  */
781 static void
782 cpu_quiet_msk(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
783               unsigned long flags)
784         __releases(rnp->lock)
785 {
786         struct rcu_node *rnp_c;
787
788         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
789         for (;;) {
790                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
791
792                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
793                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
794                         return;
795                 }
796                 rnp->qsmask &= ~mask;
797                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempted_readers(rnp)) {
798
799                         /* Other bits still set at this level, so done. */
800                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
801                         return;
802                 }
803                 mask = rnp->grpmask;
804                 if (rnp->parent == NULL) {
805
806                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
807
808                         break;
809                 }
810                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
811                 rnp_c = rnp;
812                 rnp = rnp->parent;
813                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
814                 WARN_ON_ONCE(rnp_c->qsmask);
815         }
816
817         /*
818          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
819          * state for this grace period.  Invoke cpu_quiet_msk_finish()
820          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
821          */
822         cpu_quiet_msk_finish(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
823 }
824
825 /*
826  * Record a quiescent state for the specified CPU, which must either be
827  * the current CPU.  The lastcomp argument is used to make sure we are
828  * still in the grace period of interest.  We don't want to end the current
829  * grace period based on quiescent states detected in an earlier grace
830  * period!
831  */
832 static void
833 cpu_quiet(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp, long lastcomp)
834 {
835         unsigned long flags;
836         unsigned long mask;
837         struct rcu_node *rnp;
838
839         rnp = rdp->mynode;
840         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
841         if (lastcomp != ACCESS_ONCE(rsp->completed)) {
842
843                 /*
844                  * Someone beat us to it for this grace period, so leave.
845                  * The race with GP start is resolved by the fact that we
846                  * hold the leaf rcu_node lock, so that the per-CPU bits
847                  * cannot yet be initialized -- so we would simply find our
848                  * CPU's bit already cleared in cpu_quiet_msk() if this race
849                  * occurred.
850                  */
851                 rdp->passed_quiesc = 0; /* try again later! */
852                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
853                 return;
854         }
855         mask = rdp->grpmask;
856         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
857                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
858         } else {
859                 rdp->qs_pending = 0;
860
861                 /*
862                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
863                  * callbacks can be processed during the next GP.
864                  */
865                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
866
867                 cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags); /* releases rnp->lock */
868         }
869 }
870
871 /*
872  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
873  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
874  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
875  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
876  */
877 static void
878 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
879 {
880         /* If there is now a new grace period, record and return. */
881         if (check_for_new_grace_period(rsp, rdp))
882                 return;
883
884         /*
885          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
886          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
887          */
888         if (!rdp->qs_pending)
889                 return;
890
891         /*
892          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
893          * period? If no, then exit and wait for the next call.
894          */
895         if (!rdp->passed_quiesc)
896                 return;
897
898         /* Tell RCU we are done (but cpu_quiet() will be the judge of that). */
899         cpu_quiet(rdp->cpu, rsp, rdp, rdp->passed_quiesc_completed);
900 }
901
902 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
903
904 /*
905  * Move a dying CPU's RCU callbacks to the ->orphan_cbs_list for the
906  * specified flavor of RCU.  The callbacks will be adopted by the next
907  * _rcu_barrier() invocation or by the CPU_DEAD notifier, whichever
908  * comes first.  Because this is invoked from the CPU_DYING notifier,
909  * irqs are already disabled.
910  */
911 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
912 {
913         int i;
914         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
915
916         if (rdp->nxtlist == NULL)
917                 return;  /* irqs disabled, so comparison is stable. */
918         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
919         *rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxtlist;
920         rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
921         rdp->nxtlist = NULL;
922         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
923                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
924         rsp->orphan_qlen += rdp->qlen;
925         rdp->qlen = 0;
926         spin_unlock(&rsp->onofflock);  /* irqs remain disabled. */
927 }
928
929 /*
930  * Adopt previously orphaned RCU callbacks.
931  */
932 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
933 {
934         unsigned long flags;
935         struct rcu_data *rdp;
936
937         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
938         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
939         if (rsp->orphan_cbs_list == NULL) {
940                 spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
941                 return;
942         }
943         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_list;
944         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_tail;
945         rdp->qlen += rsp->orphan_qlen;
946         rsp->orphan_cbs_list = NULL;
947         rsp->orphan_cbs_tail = &rsp->orphan_cbs_list;
948         rsp->orphan_qlen = 0;
949         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
950 }
951
952 /*
953  * Remove the outgoing CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy
954  * and move all callbacks from the outgoing CPU to the current one.
955  */
956 static void __rcu_offline_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
957 {
958         unsigned long flags;
959         long lastcomp;
960         unsigned long mask;
961         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
962         struct rcu_node *rnp;
963
964         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
965         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
966
967         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
968         rnp = rdp->mynode;      /* this is the outgoing CPU's rnp. */
969         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
970         do {
971                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
972                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
973                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
974                         spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
975                         break;
976                 }
977
978                 /*
979                  * If there was a task blocking the current grace period,
980                  * and if all CPUs have checked in, we need to propagate
981                  * the quiescent state up the rcu_node hierarchy.  But that
982                  * is inconvenient at the moment due to deadlock issues if
983                  * this should end the current grace period.  So set the
984                  * offlined CPU's bit in ->qsmask in order to force the
985                  * next force_quiescent_state() invocation to clean up this
986                  * mess in a deadlock-free manner.
987                  */
988                 if (rcu_preempt_offline_tasks(rsp, rnp, rdp) && !rnp->qsmask)
989                         rnp->qsmask |= mask;
990
991                 mask = rnp->grpmask;
992                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
993                 rnp = rnp->parent;
994         } while (rnp != NULL);
995         lastcomp = rsp->completed;
996
997         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
998
999         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Remove the specified CPU from the RCU hierarchy and move any pending
1004  * callbacks that it might have to the current CPU.  This code assumes
1005  * that at least one CPU in the system will remain running at all times.
1006  * Any attempt to offline -all- CPUs is likely to strand RCU callbacks.
1007  */
1008 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
1009 {
1010         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_sched_state);
1011         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_bh_state);
1012         rcu_preempt_offline_cpu(cpu);
1013 }
1014
1015 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1016
1017 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
1018 {
1019 }
1020
1021 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
1022 {
1023 }
1024
1025 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
1026 {
1027 }
1028
1029 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1030
1031 /*
1032  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
1033  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
1034  */
1035 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1036 {
1037         unsigned long flags;
1038         struct rcu_head *next, *list, **tail;
1039         int count;
1040
1041         /* If no callbacks are ready, just return.*/
1042         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1043                 return;
1044
1045         /*
1046          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
1047          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
1048          */
1049         local_irq_save(flags);
1050         list = rdp->nxtlist;
1051         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1052         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
1053         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1054         for (count = RCU_NEXT_SIZE - 1; count >= 0; count--)
1055                 if (rdp->nxttail[count] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1056                         rdp->nxttail[count] = &rdp->nxtlist;
1057         local_irq_restore(flags);
1058
1059         /* Invoke callbacks. */
1060         count = 0;
1061         while (list) {
1062                 next = list->next;
1063                 prefetch(next);
1064                 list->func(list);
1065                 list = next;
1066                 if (++count >= rdp->blimit)
1067                         break;
1068         }
1069
1070         local_irq_save(flags);
1071
1072         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
1073         rdp->qlen -= count;
1074         if (list != NULL) {
1075                 *tail = rdp->nxtlist;
1076                 rdp->nxtlist = list;
1077                 for (count = 0; count < RCU_NEXT_SIZE; count++)
1078                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[count])
1079                                 rdp->nxttail[count] = tail;
1080                         else
1081                                 break;
1082         }
1083
1084         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
1085         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
1086                 rdp->blimit = blimit;
1087
1088         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
1089         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
1090                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1091                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1092         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
1093                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1094
1095         local_irq_restore(flags);
1096
1097         /* Re-raise the RCU softirq if there are callbacks remaining. */
1098         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1099                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
1104  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
1105  * Also schedule the RCU softirq handler.
1106  *
1107  * This function must be called with hardirqs disabled.  It is normally
1108  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
1109  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
1110  */
1111 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
1112 {
1113         if (!rcu_pending(cpu))
1114                 return; /* if nothing for RCU to do. */
1115         if (user ||
1116             (idle_cpu(cpu) && rcu_scheduler_active &&
1117              !in_softirq() && hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
1118
1119                 /*
1120                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
1121                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
1122                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
1123                  * a quiescent state, so note it.
1124                  *
1125                  * No memory barrier is required here because both
1126                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
1127                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
1128                  * at least not while the corresponding CPU is online.
1129                  */
1130
1131                 rcu_sched_qs(cpu);
1132                 rcu_bh_qs(cpu);
1133
1134         } else if (!in_softirq()) {
1135
1136                 /*
1137                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
1138                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
1139                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
1140                  * critical section, so note it.
1141                  */
1142
1143                 rcu_bh_qs(cpu);
1144         }
1145         rcu_preempt_check_callbacks(cpu);
1146         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1147 }
1148
1149 #ifdef CONFIG_SMP
1150
1151 /*
1152  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
1153  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
1154  * Returns 1 if the current grace period ends while scanning (possibly
1155  * because we made it end).
1156  */
1157 static int rcu_process_dyntick(struct rcu_state *rsp, long lastcomp,
1158                                int (*f)(struct rcu_data *))
1159 {
1160         unsigned long bit;
1161         int cpu;
1162         unsigned long flags;
1163         unsigned long mask;
1164         struct rcu_node *rnp;
1165
1166         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1167                 mask = 0;
1168                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1169                 if (rsp->completed != lastcomp) {
1170                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1171                         return 1;
1172                 }
1173                 if (rnp->qsmask == 0) {
1174                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1175                         continue;
1176                 }
1177                 cpu = rnp->grplo;
1178                 bit = 1;
1179                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
1180                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0 && f(rsp->rda[cpu]))
1181                                 mask |= bit;
1182                 }
1183                 if (mask != 0 && rsp->completed == lastcomp) {
1184
1185                         /* cpu_quiet_msk() releases rnp->lock. */
1186                         cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags);
1187                         continue;
1188                 }
1189                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1190         }
1191         return 0;
1192 }
1193
1194 /*
1195  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
1196  * CPUs are in dyntick-idle mode.
1197  */
1198 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1199 {
1200         unsigned long flags;
1201         long lastcomp;
1202         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1203         u8 signaled;
1204         u8 forcenow;
1205
1206         if (!rcu_gp_in_progress(rsp))
1207                 return;  /* No grace period in progress, nothing to force. */
1208         if (!spin_trylock_irqsave(&rsp->fqslock, flags)) {
1209                 rsp->n_force_qs_lh++; /* Inexact, can lose counts.  Tough! */
1210                 return; /* Someone else is already on the job. */
1211         }
1212         if (relaxed &&
1213             (long)(rsp->jiffies_force_qs - jiffies) >= 0)
1214                 goto unlock_ret; /* no emergency and done recently. */
1215         rsp->n_force_qs++;
1216         spin_lock(&rnp->lock);
1217         lastcomp = rsp->completed;
1218         signaled = rsp->signaled;
1219         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
1220         if (lastcomp == rsp->gpnum) {
1221                 rsp->n_force_qs_ngp++;
1222                 spin_unlock(&rnp->lock);
1223                 goto unlock_ret;  /* no GP in progress, time updated. */
1224         }
1225         spin_unlock(&rnp->lock);
1226         switch (signaled) {
1227         case RCU_GP_IDLE:
1228         case RCU_GP_INIT:
1229
1230                 break; /* grace period idle or initializing, ignore. */
1231
1232         case RCU_SAVE_DYNTICK:
1233
1234                 if (RCU_SIGNAL_INIT != RCU_SAVE_DYNTICK)
1235                         break; /* So gcc recognizes the dead code. */
1236
1237                 /* Record dyntick-idle state. */
1238                 if (rcu_process_dyntick(rsp, lastcomp,
1239                                         dyntick_save_progress_counter))
1240                         goto unlock_ret;
1241                 /* fall into next case. */
1242
1243         case RCU_SAVE_COMPLETED:
1244
1245                 /* Update state, record completion counter. */
1246                 forcenow = 0;
1247                 spin_lock(&rnp->lock);
1248                 if (lastcomp == rsp->completed &&
1249                     rsp->signaled == signaled) {
1250                         rsp->signaled = RCU_FORCE_QS;
1251                         dyntick_record_completed(rsp, lastcomp);
1252                         forcenow = signaled == RCU_SAVE_COMPLETED;
1253                 }
1254                 spin_unlock(&rnp->lock);
1255                 if (!forcenow)
1256                         break;
1257                 /* fall into next case. */
1258
1259         case RCU_FORCE_QS:
1260
1261                 /* Check dyntick-idle state, send IPI to laggarts. */
1262                 if (rcu_process_dyntick(rsp, dyntick_recall_completed(rsp),
1263                                         rcu_implicit_dynticks_qs))
1264                         goto unlock_ret;
1265
1266                 /* Leave state in case more forcing is required. */
1267
1268                 break;
1269         }
1270 unlock_ret:
1271         spin_unlock_irqrestore(&rsp->fqslock, flags);
1272 }
1273
1274 #else /* #ifdef CONFIG_SMP */
1275
1276 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1277 {
1278         set_need_resched();
1279 }
1280
1281 #endif /* #else #ifdef CONFIG_SMP */
1282
1283 /*
1284  * This does the RCU processing work from softirq context for the
1285  * specified rcu_state and rcu_data structures.  This may be called
1286  * only from the CPU to whom the rdp belongs.
1287  */
1288 static void
1289 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1290 {
1291         unsigned long flags;
1292
1293         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
1294
1295         /*
1296          * If an RCU GP has gone long enough, go check for dyntick
1297          * idle CPUs and, if needed, send resched IPIs.
1298          */
1299         if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1300                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1301
1302         /*
1303          * Advance callbacks in response to end of earlier grace
1304          * period that some other CPU ended.
1305          */
1306         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1307
1308         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
1309         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
1310
1311         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
1312         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1313                 spin_lock_irqsave(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1314                 rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases above lock */
1315         }
1316
1317         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
1318         rcu_do_batch(rsp, rdp);
1319 }
1320
1321 /*
1322  * Do softirq processing for the current CPU.
1323  */
1324 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
1325 {
1326         /*
1327          * Memory references from any prior RCU read-side critical sections
1328          * executed by the interrupted code must be seen before any RCU
1329          * grace-period manipulations below.
1330          */
1331         smp_mb(); /* See above block comment. */
1332
1333         __rcu_process_callbacks(&rcu_sched_state,
1334                                 &__get_cpu_var(rcu_sched_data));
1335         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_state, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
1336         rcu_preempt_process_callbacks();
1337
1338         /*
1339          * Memory references from any later RCU read-side critical sections
1340          * executed by the interrupted code must be seen after any RCU
1341          * grace-period manipulations above.
1342          */
1343         smp_mb(); /* See above block comment. */
1344 }
1345
1346 static void
1347 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
1348            struct rcu_state *rsp)
1349 {
1350         unsigned long flags;
1351         struct rcu_data *rdp;
1352
1353         head->func = func;
1354         head->next = NULL;
1355
1356         smp_mb(); /* Ensure RCU update seen before callback registry. */
1357
1358         /*
1359          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
1360          * Note that we might see a beginning right after we see an
1361          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
1362          * a quiescent state betweentimes.
1363          */
1364         local_irq_save(flags);
1365         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
1366         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1367         check_for_new_grace_period(rsp, rdp);
1368
1369         /* Add the callback to our list. */
1370         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
1371         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
1372
1373         /* Start a new grace period if one not already started. */
1374         if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1375                 unsigned long nestflag;
1376                 struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
1377
1378                 spin_lock_irqsave(&rnp_root->lock, nestflag);
1379                 rcu_start_gp(rsp, nestflag);  /* releases rnp_root->lock. */
1380         }
1381
1382         /*
1383          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
1384          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
1385          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
1386          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
1387          * is the only one waiting for a grace period to complete.
1388          */
1389         if (unlikely(++rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
1390                 rdp->blimit = LONG_MAX;
1391                 if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
1392                     *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
1393                         force_quiescent_state(rsp, 0);
1394                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1395                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1396         } else if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1397                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1398         local_irq_restore(flags);
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
1403  */
1404 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1405 {
1406         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state);
1407 }
1408 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
1409
1410 /*
1411  * Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
1412  */
1413 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1414 {
1415         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state);
1416 }
1417 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
1418
1419 /*
1420  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1421  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
1422  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
1423  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
1424  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
1425  */
1426 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1427 {
1428         rdp->n_rcu_pending++;
1429
1430         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
1431         check_cpu_stall(rsp, rdp);
1432
1433         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
1434         if (rdp->qs_pending) {
1435                 rdp->n_rp_qs_pending++;
1436                 return 1;
1437         }
1438
1439         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
1440         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
1441                 rdp->n_rp_cb_ready++;
1442                 return 1;
1443         }
1444
1445         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
1446         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1447                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
1448                 return 1;
1449         }
1450
1451         /* Has another RCU grace period completed?  */
1452         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
1453                 rdp->n_rp_gp_completed++;
1454                 return 1;
1455         }
1456
1457         /* Has a new RCU grace period started? */
1458         if (ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
1459                 rdp->n_rp_gp_started++;
1460                 return 1;
1461         }
1462
1463         /* Has an RCU GP gone long enough to send resched IPIs &c? */
1464         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1465             ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)) {
1466                 rdp->n_rp_need_fqs++;
1467                 return 1;
1468         }
1469
1470         /* nothing to do */
1471         rdp->n_rp_need_nothing++;
1472         return 0;
1473 }
1474
1475 /*
1476  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1477  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
1478  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
1479  */
1480 static int rcu_pending(int cpu)
1481 {
1482         return __rcu_pending(&rcu_sched_state, &per_cpu(rcu_sched_data, cpu)) ||
1483                __rcu_pending(&rcu_bh_state, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu)) ||
1484                rcu_preempt_pending(cpu);
1485 }
1486
1487 /*
1488  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
1489  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
1490  * 1 if so.  This function is part of the RCU implementation; it is -not-
1491  * an exported member of the RCU API.
1492  */
1493 int rcu_needs_cpu(int cpu)
1494 {
1495         /* RCU callbacks either ready or pending? */
1496         return per_cpu(rcu_sched_data, cpu).nxtlist ||
1497                per_cpu(rcu_bh_data, cpu).nxtlist ||
1498                rcu_preempt_needs_cpu(cpu);
1499 }
1500
1501 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_head, rcu_barrier_head) = {NULL};
1502 static atomic_t rcu_barrier_cpu_count;
1503 static DEFINE_MUTEX(rcu_barrier_mutex);
1504 static struct completion rcu_barrier_completion;
1505
1506 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *notused)
1507 {
1508         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1509                 complete(&rcu_barrier_completion);
1510 }
1511
1512 /*
1513  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
1514  */
1515 static void rcu_barrier_func(void *type)
1516 {
1517         int cpu = smp_processor_id();
1518         struct rcu_head *head = &per_cpu(rcu_barrier_head, cpu);
1519         void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1520                               void (*func)(struct rcu_head *head));
1521
1522         atomic_inc(&rcu_barrier_cpu_count);
1523         call_rcu_func = type;
1524         call_rcu_func(head, rcu_barrier_callback);
1525 }
1526
1527 /*
1528  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
1529  * RCU callbacks of the specified type to complete.
1530  */
1531 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp,
1532                          void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1533                                                void (*func)(struct rcu_head *head)))
1534 {
1535         BUG_ON(in_interrupt());
1536         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
1537         mutex_lock(&rcu_barrier_mutex);
1538         init_completion(&rcu_barrier_completion);
1539         /*
1540          * Initialize rcu_barrier_cpu_count to 1, then invoke
1541          * rcu_barrier_func() on each CPU, so that each CPU also has
1542          * incremented rcu_barrier_cpu_count.  Only then is it safe to
1543          * decrement rcu_barrier_cpu_count -- otherwise the first CPU
1544          * might complete its grace period before all of the other CPUs
1545          * did their increment, causing this function to return too
1546          * early.
1547          */
1548         atomic_set(&rcu_barrier_cpu_count, 1);
1549         preempt_disable(); /* stop CPU_DYING from filling orphan_cbs_list */
1550         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
1551         on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)call_rcu_func, 1);
1552         preempt_enable(); /* CPU_DYING can again fill orphan_cbs_list */
1553         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1554                 complete(&rcu_barrier_completion);
1555         wait_for_completion(&rcu_barrier_completion);
1556         mutex_unlock(&rcu_barrier_mutex);
1557 }
1558
1559 /**
1560  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
1561  */
1562 void rcu_barrier_bh(void)
1563 {
1564         _rcu_barrier(&rcu_bh_state, call_rcu_bh);
1565 }
1566 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
1567
1568 /**
1569  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
1570  */
1571 void rcu_barrier_sched(void)
1572 {
1573         _rcu_barrier(&rcu_sched_state, call_rcu_sched);
1574 }
1575 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
1576
1577 /*
1578  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
1579  */
1580 static void __init
1581 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1582 {
1583         unsigned long flags;
1584         int i;
1585         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1586         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1587
1588         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1589         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1590         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
1591         rdp->nxtlist = NULL;
1592         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1593                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1594         rdp->qlen = 0;
1595 #ifdef CONFIG_NO_HZ
1596         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
1597 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
1598         rdp->cpu = cpu;
1599         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1600 }
1601
1602 /*
1603  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
1604  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
1605  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
1606  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
1607  */
1608 static void __cpuinit
1609 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp, int preemptable)
1610 {
1611         unsigned long flags;
1612         unsigned long mask;
1613         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1614         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1615
1616         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1617         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1618         rdp->passed_quiesc = 0;  /* We could be racing with new GP, */
1619         rdp->qs_pending = 1;     /*  so set up to respond to current GP. */
1620         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
1621         rdp->preemptable = preemptable;
1622         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1623         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1624         rdp->blimit = blimit;
1625         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
1626
1627         /*
1628          * A new grace period might start here.  If so, we won't be part
1629          * of it, but that is OK, as we are currently in a quiescent state.
1630          */
1631
1632         /* Exclude any attempts to start a new GP on large systems. */
1633         spin_lock(&rsp->onofflock);             /* irqs already disabled. */
1634
1635         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
1636         rnp = rdp->mynode;
1637         mask = rdp->grpmask;
1638         do {
1639                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
1640                 spin_lock(&rnp->lock);  /* irqs already disabled. */
1641                 rnp->qsmaskinit |= mask;
1642                 mask = rnp->grpmask;
1643                 if (rnp == rdp->mynode) {
1644                         rdp->gpnum = rnp->completed; /* if GP in progress... */
1645                         rdp->completed = rnp->completed;
1646                         rdp->passed_quiesc_completed = rnp->completed - 1;
1647                 }
1648                 spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
1649                 rnp = rnp->parent;
1650         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
1651
1652         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
1653 }
1654
1655 static void __cpuinit rcu_online_cpu(int cpu)
1656 {
1657         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_sched_state, 0);
1658         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_state, 0);
1659         rcu_preempt_init_percpu_data(cpu);
1660 }
1661
1662 /*
1663  * Handle CPU online/offline notification events.
1664  */
1665 int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1666                              unsigned long action, void *hcpu)
1667 {
1668         long cpu = (long)hcpu;
1669
1670         switch (action) {
1671         case CPU_UP_PREPARE:
1672         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1673                 rcu_online_cpu(cpu);
1674                 break;
1675         case CPU_DYING:
1676         case CPU_DYING_FROZEN:
1677                 /*
1678                  * preempt_disable() in _rcu_barrier() prevents stop_machine(),
1679                  * so when "on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)type, 1);"
1680                  * returns, all online cpus have queued rcu_barrier_func().
1681                  * The dying CPU clears its cpu_online_mask bit and
1682                  * moves all of its RCU callbacks to ->orphan_cbs_list
1683                  * in the context of stop_machine(), so subsequent calls
1684                  * to _rcu_barrier() will adopt these callbacks and only
1685                  * then queue rcu_barrier_func() on all remaining CPUs.
1686                  */
1687                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_bh_state);
1688                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_sched_state);
1689                 rcu_preempt_send_cbs_to_orphanage();
1690                 break;
1691         case CPU_DEAD:
1692         case CPU_DEAD_FROZEN:
1693         case CPU_UP_CANCELED:
1694         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1695                 rcu_offline_cpu(cpu);
1696                 break;
1697         default:
1698                 break;
1699         }
1700         return NOTIFY_OK;
1701 }
1702
1703 /*
1704  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
1705  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
1706  */
1707 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
1708 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1709 {
1710         int i;
1711
1712         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--)
1713                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
1714 }
1715 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1716 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1717 {
1718         int ccur;
1719         int cprv;
1720         int i;
1721
1722         cprv = NR_CPUS;
1723         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1724                 ccur = rsp->levelcnt[i];
1725                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
1726                 cprv = ccur;
1727         }
1728 }
1729 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1730
1731 /*
1732  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
1733  */
1734 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp)
1735 {
1736         int cpustride = 1;
1737         int i;
1738         int j;
1739         struct rcu_node *rnp;
1740
1741         /* Initialize the level-tracking arrays. */
1742
1743         for (i = 1; i < NUM_RCU_LVLS; i++)
1744                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
1745         rcu_init_levelspread(rsp);
1746
1747         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
1748
1749         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1750                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
1751                 rnp = rsp->level[i];
1752                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
1753                         spin_lock_init(&rnp->lock);
1754                         rnp->gpnum = 0;
1755                         rnp->qsmask = 0;
1756                         rnp->qsmaskinit = 0;
1757                         rnp->grplo = j * cpustride;
1758                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
1759                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
1760                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
1761                         if (i == 0) {
1762                                 rnp->grpnum = 0;
1763                                 rnp->grpmask = 0;
1764                                 rnp->parent = NULL;
1765                         } else {
1766                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
1767                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
1768                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
1769                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
1770                         }
1771                         rnp->level = i;
1772                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[0]);
1773                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[1]);
1774                 }
1775         }
1776         lockdep_set_class(&rcu_get_root(rsp)->lock, &rcu_root_class);
1777 }
1778
1779 /*
1780  * Helper macro for __rcu_init() and __rcu_init_preempt().  To be used
1781  * nowhere else!  Assigns leaf node pointers into each CPU's rcu_data
1782  * structure.
1783  */
1784 #define RCU_INIT_FLAVOR(rsp, rcu_data) \
1785 do { \
1786         int i; \
1787         int j; \
1788         struct rcu_node *rnp; \
1789         \
1790         rcu_init_one(rsp); \
1791         rnp = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; \
1792         j = 0; \
1793         for_each_possible_cpu(i) { \
1794                 if (i > rnp[j].grphi) \
1795                         j++; \
1796                 per_cpu(rcu_data, i).mynode = &rnp[j]; \
1797                 (rsp)->rda[i] = &per_cpu(rcu_data, i); \
1798                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp); \
1799         } \
1800 } while (0)
1801
1802 void __init __rcu_init(void)
1803 {
1804         rcu_bootup_announce();
1805 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
1806         printk(KERN_INFO "RCU-based detection of stalled CPUs is enabled.\n");
1807 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
1808         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_sched_state, rcu_sched_data);
1809         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_bh_state, rcu_bh_data);
1810         __rcu_init_preempt();
1811         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
1812 }
1813
1814 #include "rcutree_plugin.h"