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