rcu: Kick adaptive-ticks CPUs that are holding up RCU grace periods
[linux-3.10.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 <linux/atomic.h>
40 #include <linux/bitops.h>
41 #include <linux/export.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 #include <linux/kernel_stat.h>
50 #include <linux/wait.h>
51 #include <linux/kthread.h>
52 #include <linux/prefetch.h>
53 #include <linux/delay.h>
54 #include <linux/stop_machine.h>
55 #include <linux/random.h>
56
57 #include "rcutree.h"
58 #include <trace/events/rcu.h>
59
60 #include "rcu.h"
61
62 /* Data structures. */
63
64 static struct lock_class_key rcu_node_class[RCU_NUM_LVLS];
65 static struct lock_class_key rcu_fqs_class[RCU_NUM_LVLS];
66
67 #define RCU_STATE_INITIALIZER(sname, cr) { \
68         .level = { &sname##_state.node[0] }, \
69         .call = cr, \
70         .fqs_state = RCU_GP_IDLE, \
71         .gpnum = 0UL - 300UL, \
72         .completed = 0UL - 300UL, \
73         .orphan_lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(&sname##_state.orphan_lock), \
74         .orphan_nxttail = &sname##_state.orphan_nxtlist, \
75         .orphan_donetail = &sname##_state.orphan_donelist, \
76         .barrier_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.barrier_mutex), \
77         .onoff_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.onoff_mutex), \
78         .name = #sname, \
79 }
80
81 struct rcu_state rcu_sched_state =
82         RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_sched, call_rcu_sched);
83 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_sched_data);
84
85 struct rcu_state rcu_bh_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh, call_rcu_bh);
86 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data);
87
88 static struct rcu_state *rcu_state;
89 LIST_HEAD(rcu_struct_flavors);
90
91 /* Increase (but not decrease) the CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF at boot time. */
92 static int rcu_fanout_leaf = CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF;
93 module_param(rcu_fanout_leaf, int, 0444);
94 int rcu_num_lvls __read_mostly = RCU_NUM_LVLS;
95 static int num_rcu_lvl[] = {  /* Number of rcu_nodes at specified level. */
96         NUM_RCU_LVL_0,
97         NUM_RCU_LVL_1,
98         NUM_RCU_LVL_2,
99         NUM_RCU_LVL_3,
100         NUM_RCU_LVL_4,
101 };
102 int rcu_num_nodes __read_mostly = NUM_RCU_NODES; /* Total # rcu_nodes in use. */
103
104 /*
105  * The rcu_scheduler_active variable transitions from zero to one just
106  * before the first task is spawned.  So when this variable is zero, RCU
107  * can assume that there is but one task, allowing RCU to (for example)
108  * optimize synchronize_sched() to a simple barrier().  When this variable
109  * is one, RCU must actually do all the hard work required to detect real
110  * grace periods.  This variable is also used to suppress boot-time false
111  * positives from lockdep-RCU error checking.
112  */
113 int rcu_scheduler_active __read_mostly;
114 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_scheduler_active);
115
116 /*
117  * The rcu_scheduler_fully_active variable transitions from zero to one
118  * during the early_initcall() processing, which is after the scheduler
119  * is capable of creating new tasks.  So RCU processing (for example,
120  * creating tasks for RCU priority boosting) must be delayed until after
121  * rcu_scheduler_fully_active transitions from zero to one.  We also
122  * currently delay invocation of any RCU callbacks until after this point.
123  *
124  * It might later prove better for people registering RCU callbacks during
125  * early boot to take responsibility for these callbacks, but one step at
126  * a time.
127  */
128 static int rcu_scheduler_fully_active __read_mostly;
129
130 #ifdef CONFIG_RCU_BOOST
131
132 /*
133  * Control variables for per-CPU and per-rcu_node kthreads.  These
134  * handle all flavors of RCU.
135  */
136 static DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, rcu_cpu_kthread_task);
137 DEFINE_PER_CPU(unsigned int, rcu_cpu_kthread_status);
138 DEFINE_PER_CPU(unsigned int, rcu_cpu_kthread_loops);
139 DEFINE_PER_CPU(char, rcu_cpu_has_work);
140
141 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_BOOST */
142
143 static void rcu_boost_kthread_setaffinity(struct rcu_node *rnp, int outgoingcpu);
144 static void invoke_rcu_core(void);
145 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp);
146
147 /*
148  * Track the rcutorture test sequence number and the update version
149  * number within a given test.  The rcutorture_testseq is incremented
150  * on every rcutorture module load and unload, so has an odd value
151  * when a test is running.  The rcutorture_vernum is set to zero
152  * when rcutorture starts and is incremented on each rcutorture update.
153  * These variables enable correlating rcutorture output with the
154  * RCU tracing information.
155  */
156 unsigned long rcutorture_testseq;
157 unsigned long rcutorture_vernum;
158
159 /*
160  * Return true if an RCU grace period is in progress.  The ACCESS_ONCE()s
161  * permit this function to be invoked without holding the root rcu_node
162  * structure's ->lock, but of course results can be subject to change.
163  */
164 static int rcu_gp_in_progress(struct rcu_state *rsp)
165 {
166         return ACCESS_ONCE(rsp->completed) != ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
167 }
168
169 /*
170  * Note a quiescent state.  Because we do not need to know
171  * how many quiescent states passed, just if there was at least
172  * one since the start of the grace period, this just sets a flag.
173  * The caller must have disabled preemption.
174  */
175 void rcu_sched_qs(int cpu)
176 {
177         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_sched_data, cpu);
178
179         if (rdp->passed_quiesce == 0)
180                 trace_rcu_grace_period("rcu_sched", rdp->gpnum, "cpuqs");
181         rdp->passed_quiesce = 1;
182 }
183
184 void rcu_bh_qs(int cpu)
185 {
186         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
187
188         if (rdp->passed_quiesce == 0)
189                 trace_rcu_grace_period("rcu_bh", rdp->gpnum, "cpuqs");
190         rdp->passed_quiesce = 1;
191 }
192
193 /*
194  * Note a context switch.  This is a quiescent state for RCU-sched,
195  * and requires special handling for preemptible RCU.
196  * The caller must have disabled preemption.
197  */
198 void rcu_note_context_switch(int cpu)
199 {
200         trace_rcu_utilization("Start context switch");
201         rcu_sched_qs(cpu);
202         rcu_preempt_note_context_switch(cpu);
203         trace_rcu_utilization("End context switch");
204 }
205 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_note_context_switch);
206
207 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
208         .dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE,
209         .dynticks = ATOMIC_INIT(1),
210 };
211
212 static long blimit = 10;        /* Maximum callbacks per rcu_do_batch. */
213 static long qhimark = 10000;    /* If this many pending, ignore blimit. */
214 static long qlowmark = 100;     /* Once only this many pending, use blimit. */
215
216 module_param(blimit, long, 0444);
217 module_param(qhimark, long, 0444);
218 module_param(qlowmark, long, 0444);
219
220 static ulong jiffies_till_first_fqs = RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
221 static ulong jiffies_till_next_fqs = RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
222
223 module_param(jiffies_till_first_fqs, ulong, 0644);
224 module_param(jiffies_till_next_fqs, ulong, 0644);
225
226 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp, int (*f)(struct rcu_data *));
227 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp);
228 static int rcu_pending(int cpu);
229
230 /*
231  * Return the number of RCU-sched batches processed thus far for debug & stats.
232  */
233 long rcu_batches_completed_sched(void)
234 {
235         return rcu_sched_state.completed;
236 }
237 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_sched);
238
239 /*
240  * Return the number of RCU BH batches processed thus far for debug & stats.
241  */
242 long rcu_batches_completed_bh(void)
243 {
244         return rcu_bh_state.completed;
245 }
246 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
247
248 /*
249  * Force a quiescent state for RCU BH.
250  */
251 void rcu_bh_force_quiescent_state(void)
252 {
253         force_quiescent_state(&rcu_bh_state);
254 }
255 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_bh_force_quiescent_state);
256
257 /*
258  * Record the number of times rcutorture tests have been initiated and
259  * terminated.  This information allows the debugfs tracing stats to be
260  * correlated to the rcutorture messages, even when the rcutorture module
261  * is being repeatedly loaded and unloaded.  In other words, we cannot
262  * store this state in rcutorture itself.
263  */
264 void rcutorture_record_test_transition(void)
265 {
266         rcutorture_testseq++;
267         rcutorture_vernum = 0;
268 }
269 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_test_transition);
270
271 /*
272  * Record the number of writer passes through the current rcutorture test.
273  * This is also used to correlate debugfs tracing stats with the rcutorture
274  * messages.
275  */
276 void rcutorture_record_progress(unsigned long vernum)
277 {
278         rcutorture_vernum++;
279 }
280 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_progress);
281
282 /*
283  * Force a quiescent state for RCU-sched.
284  */
285 void rcu_sched_force_quiescent_state(void)
286 {
287         force_quiescent_state(&rcu_sched_state);
288 }
289 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_sched_force_quiescent_state);
290
291 /*
292  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
293  */
294 static int
295 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
296 {
297         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] &&
298                rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != NULL;
299 }
300
301 /*
302  * Does the current CPU require a not-yet-started grace period?
303  * The caller must have disabled interrupts to prevent races with
304  * normal callback registry.
305  */
306 static int
307 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
308 {
309         int i;
310
311         if (rcu_gp_in_progress(rsp))
312                 return 0;  /* No, a grace period is already in progress. */
313         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL])
314                 return 0;  /* No, this is a no-CBs (or offline) CPU. */
315         if (*rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL])
316                 return 1;  /* Yes, this CPU has newly registered callbacks. */
317         for (i = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++)
318                 if (rdp->nxttail[i - 1] != rdp->nxttail[i] &&
319                     ULONG_CMP_LT(ACCESS_ONCE(rsp->completed),
320                                  rdp->nxtcompleted[i]))
321                         return 1;  /* Yes, CBs for future grace period. */
322         return 0; /* No grace period needed. */
323 }
324
325 /*
326  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
327  */
328 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
329 {
330         return &rsp->node[0];
331 }
332
333 /*
334  * rcu_eqs_enter_common - current CPU is moving towards extended quiescent state
335  *
336  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter now is zero,
337  * we really have entered idle, and must do the appropriate accounting.
338  * The caller must have disabled interrupts.
339  */
340 static void rcu_eqs_enter_common(struct rcu_dynticks *rdtp, long long oldval,
341                                 bool user)
342 {
343         trace_rcu_dyntick("Start", oldval, rdtp->dynticks_nesting);
344         if (!user && !is_idle_task(current)) {
345                 struct task_struct *idle = idle_task(smp_processor_id());
346
347                 trace_rcu_dyntick("Error on entry: not idle task", oldval, 0);
348                 ftrace_dump(DUMP_ORIG);
349                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
350                           current->pid, current->comm,
351                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
352         }
353         rcu_prepare_for_idle(smp_processor_id());
354         /* CPUs seeing atomic_inc() must see prior RCU read-side crit sects */
355         smp_mb__before_atomic_inc();  /* See above. */
356         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
357         smp_mb__after_atomic_inc();  /* Force ordering with next sojourn. */
358         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1);
359
360         /*
361          * It is illegal to enter an extended quiescent state while
362          * in an RCU read-side critical section.
363          */
364         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_lock_map),
365                            "Illegal idle entry in RCU read-side critical section.");
366         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map),
367                            "Illegal idle entry in RCU-bh read-side critical section.");
368         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
369                            "Illegal idle entry in RCU-sched read-side critical section.");
370 }
371
372 /*
373  * Enter an RCU extended quiescent state, which can be either the
374  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
375  */
376 static void rcu_eqs_enter(bool user)
377 {
378         long long oldval;
379         struct rcu_dynticks *rdtp;
380
381         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
382         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
383         WARN_ON_ONCE((oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == 0);
384         if ((oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == DYNTICK_TASK_NEST_VALUE)
385                 rdtp->dynticks_nesting = 0;
386         else
387                 rdtp->dynticks_nesting -= DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
388         rcu_eqs_enter_common(rdtp, oldval, user);
389 }
390
391 /**
392  * rcu_idle_enter - inform RCU that current CPU is entering idle
393  *
394  * Enter idle mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
395  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
396  * critical sections can occur in irq handlers in idle, a possibility
397  * handled by irq_enter() and irq_exit().)
398  *
399  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to zero to allow for
400  * the possibility of usermode upcalls having messed up our count
401  * of interrupt nesting level during the prior busy period.
402  */
403 void rcu_idle_enter(void)
404 {
405         unsigned long flags;
406
407         local_irq_save(flags);
408         rcu_eqs_enter(false);
409         local_irq_restore(flags);
410 }
411 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_idle_enter);
412
413 #ifdef CONFIG_RCU_USER_QS
414 /**
415  * rcu_user_enter - inform RCU that we are resuming userspace.
416  *
417  * Enter RCU idle mode right before resuming userspace.  No use of RCU
418  * is permitted between this call and rcu_user_exit(). This way the
419  * CPU doesn't need to maintain the tick for RCU maintenance purposes
420  * when the CPU runs in userspace.
421  */
422 void rcu_user_enter(void)
423 {
424         rcu_eqs_enter(1);
425 }
426
427 /**
428  * rcu_user_enter_after_irq - inform RCU that we are going to resume userspace
429  * after the current irq returns.
430  *
431  * This is similar to rcu_user_enter() but in the context of a non-nesting
432  * irq. After this call, RCU enters into idle mode when the interrupt
433  * returns.
434  */
435 void rcu_user_enter_after_irq(void)
436 {
437         unsigned long flags;
438         struct rcu_dynticks *rdtp;
439
440         local_irq_save(flags);
441         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
442         /* Ensure this irq is interrupting a non-idle RCU state.  */
443         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks_nesting & DYNTICK_TASK_MASK));
444         rdtp->dynticks_nesting = 1;
445         local_irq_restore(flags);
446 }
447 #endif /* CONFIG_RCU_USER_QS */
448
449 /**
450  * rcu_irq_exit - inform RCU that current CPU is exiting irq towards idle
451  *
452  * Exit from an interrupt handler, which might possibly result in entering
453  * idle mode, in other words, leaving the mode in which read-side critical
454  * sections can occur.
455  *
456  * This code assumes that the idle loop never does anything that might
457  * result in unbalanced calls to irq_enter() and irq_exit().  If your
458  * architecture violates this assumption, RCU will give you what you
459  * deserve, good and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
460  *
461  * Use things like work queues to work around this limitation.
462  *
463  * You have been warned.
464  */
465 void rcu_irq_exit(void)
466 {
467         unsigned long flags;
468         long long oldval;
469         struct rcu_dynticks *rdtp;
470
471         local_irq_save(flags);
472         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
473         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
474         rdtp->dynticks_nesting--;
475         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nesting < 0);
476         if (rdtp->dynticks_nesting)
477                 trace_rcu_dyntick("--=", oldval, rdtp->dynticks_nesting);
478         else
479                 rcu_eqs_enter_common(rdtp, oldval, true);
480         local_irq_restore(flags);
481 }
482
483 /*
484  * rcu_eqs_exit_common - current CPU moving away from extended quiescent state
485  *
486  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter was previously zero,
487  * we really have exited idle, and must do the appropriate accounting.
488  * The caller must have disabled interrupts.
489  */
490 static void rcu_eqs_exit_common(struct rcu_dynticks *rdtp, long long oldval,
491                                int user)
492 {
493         smp_mb__before_atomic_inc();  /* Force ordering w/previous sojourn. */
494         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
495         /* CPUs seeing atomic_inc() must see later RCU read-side crit sects */
496         smp_mb__after_atomic_inc();  /* See above. */
497         WARN_ON_ONCE(!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
498         rcu_cleanup_after_idle(smp_processor_id());
499         trace_rcu_dyntick("End", oldval, rdtp->dynticks_nesting);
500         if (!user && !is_idle_task(current)) {
501                 struct task_struct *idle = idle_task(smp_processor_id());
502
503                 trace_rcu_dyntick("Error on exit: not idle task",
504                                   oldval, rdtp->dynticks_nesting);
505                 ftrace_dump(DUMP_ORIG);
506                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
507                           current->pid, current->comm,
508                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
509         }
510 }
511
512 /*
513  * Exit an RCU extended quiescent state, which can be either the
514  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
515  */
516 static void rcu_eqs_exit(bool user)
517 {
518         struct rcu_dynticks *rdtp;
519         long long oldval;
520
521         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
522         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
523         WARN_ON_ONCE(oldval < 0);
524         if (oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK)
525                 rdtp->dynticks_nesting += DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
526         else
527                 rdtp->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
528         rcu_eqs_exit_common(rdtp, oldval, user);
529 }
530
531 /**
532  * rcu_idle_exit - inform RCU that current CPU is leaving idle
533  *
534  * Exit idle mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
535  * read-side critical sections can occur.
536  *
537  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to DYNTICK_TASK_NEST to
538  * allow for the possibility of usermode upcalls messing up our count
539  * of interrupt nesting level during the busy period that is just
540  * now starting.
541  */
542 void rcu_idle_exit(void)
543 {
544         unsigned long flags;
545
546         local_irq_save(flags);
547         rcu_eqs_exit(false);
548         local_irq_restore(flags);
549 }
550 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_idle_exit);
551
552 #ifdef CONFIG_RCU_USER_QS
553 /**
554  * rcu_user_exit - inform RCU that we are exiting userspace.
555  *
556  * Exit RCU idle mode while entering the kernel because it can
557  * run a RCU read side critical section anytime.
558  */
559 void rcu_user_exit(void)
560 {
561         rcu_eqs_exit(1);
562 }
563
564 /**
565  * rcu_user_exit_after_irq - inform RCU that we won't resume to userspace
566  * idle mode after the current non-nesting irq returns.
567  *
568  * This is similar to rcu_user_exit() but in the context of an irq.
569  * This is called when the irq has interrupted a userspace RCU idle mode
570  * context. When the current non-nesting interrupt returns after this call,
571  * the CPU won't restore the RCU idle mode.
572  */
573 void rcu_user_exit_after_irq(void)
574 {
575         unsigned long flags;
576         struct rcu_dynticks *rdtp;
577
578         local_irq_save(flags);
579         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
580         /* Ensure we are interrupting an RCU idle mode. */
581         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nesting & DYNTICK_TASK_NEST_MASK);
582         rdtp->dynticks_nesting += DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
583         local_irq_restore(flags);
584 }
585 #endif /* CONFIG_RCU_USER_QS */
586
587 /**
588  * rcu_irq_enter - inform RCU that current CPU is entering irq away from idle
589  *
590  * Enter an interrupt handler, which might possibly result in exiting
591  * idle mode, in other words, entering the mode in which read-side critical
592  * sections can occur.
593  *
594  * Note that the Linux kernel is fully capable of entering an interrupt
595  * handler that it never exits, for example when doing upcalls to
596  * user mode!  This code assumes that the idle loop never does upcalls to
597  * user mode.  If your architecture does do upcalls from the idle loop (or
598  * does anything else that results in unbalanced calls to the irq_enter()
599  * and irq_exit() functions), RCU will give you what you deserve, good
600  * and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
601  *
602  * Use things like work queues to work around this limitation.
603  *
604  * You have been warned.
605  */
606 void rcu_irq_enter(void)
607 {
608         unsigned long flags;
609         struct rcu_dynticks *rdtp;
610         long long oldval;
611
612         local_irq_save(flags);
613         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
614         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
615         rdtp->dynticks_nesting++;
616         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nesting == 0);
617         if (oldval)
618                 trace_rcu_dyntick("++=", oldval, rdtp->dynticks_nesting);
619         else
620                 rcu_eqs_exit_common(rdtp, oldval, true);
621         local_irq_restore(flags);
622 }
623
624 /**
625  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
626  *
627  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
628  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
629  * RCU grace-period handling know that the CPU is active.
630  */
631 void rcu_nmi_enter(void)
632 {
633         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
634
635         if (rdtp->dynticks_nmi_nesting == 0 &&
636             (atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1))
637                 return;
638         rdtp->dynticks_nmi_nesting++;
639         smp_mb__before_atomic_inc();  /* Force delay from prior write. */
640         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
641         /* CPUs seeing atomic_inc() must see later RCU read-side crit sects */
642         smp_mb__after_atomic_inc();  /* See above. */
643         WARN_ON_ONCE(!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
644 }
645
646 /**
647  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
648  *
649  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
650  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
651  * RCU grace-period handling know that the CPU is no longer active.
652  */
653 void rcu_nmi_exit(void)
654 {
655         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
656
657         if (rdtp->dynticks_nmi_nesting == 0 ||
658             --rdtp->dynticks_nmi_nesting != 0)
659                 return;
660         /* CPUs seeing atomic_inc() must see prior RCU read-side crit sects */
661         smp_mb__before_atomic_inc();  /* See above. */
662         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
663         smp_mb__after_atomic_inc();  /* Force delay to next write. */
664         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1);
665 }
666
667 /**
668  * rcu_is_cpu_idle - see if RCU thinks that the current CPU is idle
669  *
670  * If the current CPU is in its idle loop and is neither in an interrupt
671  * or NMI handler, return true.
672  */
673 int rcu_is_cpu_idle(void)
674 {
675         int ret;
676
677         preempt_disable();
678         ret = (atomic_read(&__get_cpu_var(rcu_dynticks).dynticks) & 0x1) == 0;
679         preempt_enable();
680         return ret;
681 }
682 EXPORT_SYMBOL(rcu_is_cpu_idle);
683
684 #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
685
686 /*
687  * Is the current CPU online?  Disable preemption to avoid false positives
688  * that could otherwise happen due to the current CPU number being sampled,
689  * this task being preempted, its old CPU being taken offline, resuming
690  * on some other CPU, then determining that its old CPU is now offline.
691  * It is OK to use RCU on an offline processor during initial boot, hence
692  * the check for rcu_scheduler_fully_active.  Note also that it is OK
693  * for a CPU coming online to use RCU for one jiffy prior to marking itself
694  * online in the cpu_online_mask.  Similarly, it is OK for a CPU going
695  * offline to continue to use RCU for one jiffy after marking itself
696  * offline in the cpu_online_mask.  This leniency is necessary given the
697  * non-atomic nature of the online and offline processing, for example,
698  * the fact that a CPU enters the scheduler after completing the CPU_DYING
699  * notifiers.
700  *
701  * This is also why RCU internally marks CPUs online during the
702  * CPU_UP_PREPARE phase and offline during the CPU_DEAD phase.
703  *
704  * Disable checking if in an NMI handler because we cannot safely report
705  * errors from NMI handlers anyway.
706  */
707 bool rcu_lockdep_current_cpu_online(void)
708 {
709         struct rcu_data *rdp;
710         struct rcu_node *rnp;
711         bool ret;
712
713         if (in_nmi())
714                 return 1;
715         preempt_disable();
716         rdp = &__get_cpu_var(rcu_sched_data);
717         rnp = rdp->mynode;
718         ret = (rdp->grpmask & rnp->qsmaskinit) ||
719               !rcu_scheduler_fully_active;
720         preempt_enable();
721         return ret;
722 }
723 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_lockdep_current_cpu_online);
724
725 #endif /* #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU) */
726
727 /**
728  * rcu_is_cpu_rrupt_from_idle - see if idle or immediately interrupted from idle
729  *
730  * If the current CPU is idle or running at a first-level (not nested)
731  * interrupt from idle, return true.  The caller must have at least
732  * disabled preemption.
733  */
734 static int rcu_is_cpu_rrupt_from_idle(void)
735 {
736         return __get_cpu_var(rcu_dynticks).dynticks_nesting <= 1;
737 }
738
739 /*
740  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
741  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
742  * is in dynticks idle mode, which is an extended quiescent state.
743  */
744 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
745 {
746         rdp->dynticks_snap = atomic_add_return(0, &rdp->dynticks->dynticks);
747         return (rdp->dynticks_snap & 0x1) == 0;
748 }
749
750 /*
751  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
752  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
753  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
754  * for this same CPU, or by virtue of having been offline.
755  */
756 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
757 {
758         unsigned int curr;
759         unsigned int snap;
760
761         curr = (unsigned int)atomic_add_return(0, &rdp->dynticks->dynticks);
762         snap = (unsigned int)rdp->dynticks_snap;
763
764         /*
765          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
766          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
767          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
768          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
769          * read-side critical section that started before the beginning
770          * of the current RCU grace period.
771          */
772         if ((curr & 0x1) == 0 || UINT_CMP_GE(curr, snap + 2)) {
773                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, "dti");
774                 rdp->dynticks_fqs++;
775                 return 1;
776         }
777
778         /*
779          * Check for the CPU being offline, but only if the grace period
780          * is old enough.  We don't need to worry about the CPU changing
781          * state: If we see it offline even once, it has been through a
782          * quiescent state.
783          *
784          * The reason for insisting that the grace period be at least
785          * one jiffy old is that CPUs that are not quite online and that
786          * have just gone offline can still execute RCU read-side critical
787          * sections.
788          */
789         if (ULONG_CMP_GE(rdp->rsp->gp_start + 2, jiffies))
790                 return 0;  /* Grace period is not old enough. */
791         barrier();
792         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
793                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, "ofl");
794                 rdp->offline_fqs++;
795                 return 1;
796         }
797
798         /*
799          * There is a possibility that a CPU in adaptive-ticks state
800          * might run in the kernel with the scheduling-clock tick disabled
801          * for an extended time period.  Invoke rcu_kick_nohz_cpu() to
802          * force the CPU to restart the scheduling-clock tick in this
803          * CPU is in this state.
804          */
805         rcu_kick_nohz_cpu(rdp->cpu);
806
807         return 0;
808 }
809
810 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
811 {
812         rsp->gp_start = jiffies;
813         rsp->jiffies_stall = jiffies + rcu_jiffies_till_stall_check();
814 }
815
816 /*
817  * Dump stacks of all tasks running on stalled CPUs.  This is a fallback
818  * for architectures that do not implement trigger_all_cpu_backtrace().
819  * The NMI-triggered stack traces are more accurate because they are
820  * printed by the target CPU.
821  */
822 static void rcu_dump_cpu_stacks(struct rcu_state *rsp)
823 {
824         int cpu;
825         unsigned long flags;
826         struct rcu_node *rnp;
827
828         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
829                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
830                 if (rnp->qsmask != 0) {
831                         for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
832                                 if (rnp->qsmask & (1UL << cpu))
833                                         dump_cpu_task(rnp->grplo + cpu);
834                 }
835                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
836         }
837 }
838
839 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
840 {
841         int cpu;
842         long delta;
843         unsigned long flags;
844         int ndetected = 0;
845         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
846         long totqlen = 0;
847
848         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
849
850         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
851         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
852         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || !rcu_gp_in_progress(rsp)) {
853                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
854                 return;
855         }
856         rsp->jiffies_stall = jiffies + 3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3;
857         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
858
859         /*
860          * OK, time to rat on our buddy...
861          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
862          * RCU CPU stall warnings.
863          */
864         printk(KERN_ERR "INFO: %s detected stalls on CPUs/tasks:",
865                rsp->name);
866         print_cpu_stall_info_begin();
867         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
868                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
869                 ndetected += rcu_print_task_stall(rnp);
870                 if (rnp->qsmask != 0) {
871                         for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
872                                 if (rnp->qsmask & (1UL << cpu)) {
873                                         print_cpu_stall_info(rsp,
874                                                              rnp->grplo + cpu);
875                                         ndetected++;
876                                 }
877                 }
878                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
879         }
880
881         /*
882          * Now rat on any tasks that got kicked up to the root rcu_node
883          * due to CPU offlining.
884          */
885         rnp = rcu_get_root(rsp);
886         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
887         ndetected += rcu_print_task_stall(rnp);
888         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
889
890         print_cpu_stall_info_end();
891         for_each_possible_cpu(cpu)
892                 totqlen += per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->qlen;
893         pr_cont("(detected by %d, t=%ld jiffies, g=%lu, c=%lu, q=%lu)\n",
894                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start),
895                rsp->gpnum, rsp->completed, totqlen);
896         if (ndetected == 0)
897                 printk(KERN_ERR "INFO: Stall ended before state dump start\n");
898         else if (!trigger_all_cpu_backtrace())
899                 rcu_dump_cpu_stacks(rsp);
900
901         /* Complain about tasks blocking the grace period. */
902
903         rcu_print_detail_task_stall(rsp);
904
905         force_quiescent_state(rsp);  /* Kick them all. */
906 }
907
908 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
909 {
910         int cpu;
911         unsigned long flags;
912         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
913         long totqlen = 0;
914
915         /*
916          * OK, time to rat on ourselves...
917          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
918          * RCU CPU stall warnings.
919          */
920         printk(KERN_ERR "INFO: %s self-detected stall on CPU", rsp->name);
921         print_cpu_stall_info_begin();
922         print_cpu_stall_info(rsp, smp_processor_id());
923         print_cpu_stall_info_end();
924         for_each_possible_cpu(cpu)
925                 totqlen += per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->qlen;
926         pr_cont(" (t=%lu jiffies g=%lu c=%lu q=%lu)\n",
927                 jiffies - rsp->gp_start, rsp->gpnum, rsp->completed, totqlen);
928         if (!trigger_all_cpu_backtrace())
929                 dump_stack();
930
931         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
932         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, rsp->jiffies_stall))
933                 rsp->jiffies_stall = jiffies +
934                                      3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3;
935         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
936
937         set_need_resched();  /* kick ourselves to get things going. */
938 }
939
940 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
941 {
942         unsigned long j;
943         unsigned long js;
944         struct rcu_node *rnp;
945
946         if (rcu_cpu_stall_suppress)
947                 return;
948         j = ACCESS_ONCE(jiffies);
949         js = ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall);
950         rnp = rdp->mynode;
951         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
952             (ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) & rdp->grpmask) && ULONG_CMP_GE(j, js)) {
953
954                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
955                 print_cpu_stall(rsp);
956
957         } else if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
958                    ULONG_CMP_GE(j, js + RCU_STALL_RAT_DELAY)) {
959
960                 /* They had a few time units to dump stack, so complain. */
961                 print_other_cpu_stall(rsp);
962         }
963 }
964
965 /**
966  * rcu_cpu_stall_reset - prevent further stall warnings in current grace period
967  *
968  * Set the stall-warning timeout way off into the future, thus preventing
969  * any RCU CPU stall-warning messages from appearing in the current set of
970  * RCU grace periods.
971  *
972  * The caller must disable hard irqs.
973  */
974 void rcu_cpu_stall_reset(void)
975 {
976         struct rcu_state *rsp;
977
978         for_each_rcu_flavor(rsp)
979                 rsp->jiffies_stall = jiffies + ULONG_MAX / 2;
980 }
981
982 /*
983  * Update CPU-local rcu_data state to record the newly noticed grace period.
984  * This is used both when we started the grace period and when we notice
985  * that someone else started the grace period.  The caller must hold the
986  * ->lock of the leaf rcu_node structure corresponding to the current CPU,
987  *  and must have irqs disabled.
988  */
989 static void __note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
990 {
991         if (rdp->gpnum != rnp->gpnum) {
992                 /*
993                  * If the current grace period is waiting for this CPU,
994                  * set up to detect a quiescent state, otherwise don't
995                  * go looking for one.
996                  */
997                 rdp->gpnum = rnp->gpnum;
998                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, "cpustart");
999                 rdp->passed_quiesce = 0;
1000                 rdp->qs_pending = !!(rnp->qsmask & rdp->grpmask);
1001                 zero_cpu_stall_ticks(rdp);
1002         }
1003 }
1004
1005 static void note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1006 {
1007         unsigned long flags;
1008         struct rcu_node *rnp;
1009
1010         local_irq_save(flags);
1011         rnp = rdp->mynode;
1012         if (rdp->gpnum == ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) || /* outside lock. */
1013             !raw_spin_trylock(&rnp->lock)) { /* irqs already off, so later. */
1014                 local_irq_restore(flags);
1015                 return;
1016         }
1017         __note_new_gpnum(rsp, rnp, rdp);
1018         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Did someone else start a new RCU grace period start since we last
1023  * checked?  Update local state appropriately if so.  Must be called
1024  * on the CPU corresponding to rdp.
1025  */
1026 static int
1027 check_for_new_grace_period(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1028 {
1029         unsigned long flags;
1030         int ret = 0;
1031
1032         local_irq_save(flags);
1033         if (rdp->gpnum != rsp->gpnum) {
1034                 note_new_gpnum(rsp, rdp);
1035                 ret = 1;
1036         }
1037         local_irq_restore(flags);
1038         return ret;
1039 }
1040
1041 /*
1042  * Initialize the specified rcu_data structure's callback list to empty.
1043  */
1044 static void init_callback_list(struct rcu_data *rdp)
1045 {
1046         int i;
1047
1048         rdp->nxtlist = NULL;
1049         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1050                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1051         init_nocb_callback_list(rdp);
1052 }
1053
1054 /*
1055  * Determine the value that ->completed will have at the end of the
1056  * next subsequent grace period.  This is used to tag callbacks so that
1057  * a CPU can invoke callbacks in a timely fashion even if that CPU has
1058  * been dyntick-idle for an extended period with callbacks under the
1059  * influence of RCU_FAST_NO_HZ.
1060  *
1061  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1062  */
1063 static unsigned long rcu_cbs_completed(struct rcu_state *rsp,
1064                                        struct rcu_node *rnp)
1065 {
1066         /*
1067          * If RCU is idle, we just wait for the next grace period.
1068          * But we can only be sure that RCU is idle if we are looking
1069          * at the root rcu_node structure -- otherwise, a new grace
1070          * period might have started, but just not yet gotten around
1071          * to initializing the current non-root rcu_node structure.
1072          */
1073         if (rcu_get_root(rsp) == rnp && rnp->gpnum == rnp->completed)
1074                 return rnp->completed + 1;
1075
1076         /*
1077          * Otherwise, wait for a possible partial grace period and
1078          * then the subsequent full grace period.
1079          */
1080         return rnp->completed + 2;
1081 }
1082
1083 /*
1084  * If there is room, assign a ->completed number to any callbacks on
1085  * this CPU that have not already been assigned.  Also accelerate any
1086  * callbacks that were previously assigned a ->completed number that has
1087  * since proven to be too conservative, which can happen if callbacks get
1088  * assigned a ->completed number while RCU is idle, but with reference to
1089  * a non-root rcu_node structure.  This function is idempotent, so it does
1090  * not hurt to call it repeatedly.
1091  *
1092  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1093  */
1094 static void rcu_accelerate_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1095                                struct rcu_data *rdp)
1096 {
1097         unsigned long c;
1098         int i;
1099
1100         /* If the CPU has no callbacks, nothing to do. */
1101         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] || !*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1102                 return;
1103
1104         /*
1105          * Starting from the sublist containing the callbacks most
1106          * recently assigned a ->completed number and working down, find the
1107          * first sublist that is not assignable to an upcoming grace period.
1108          * Such a sublist has something in it (first two tests) and has
1109          * a ->completed number assigned that will complete sooner than
1110          * the ->completed number for newly arrived callbacks (last test).
1111          *
1112          * The key point is that any later sublist can be assigned the
1113          * same ->completed number as the newly arrived callbacks, which
1114          * means that the callbacks in any of these later sublist can be
1115          * grouped into a single sublist, whether or not they have already
1116          * been assigned a ->completed number.
1117          */
1118         c = rcu_cbs_completed(rsp, rnp);
1119         for (i = RCU_NEXT_TAIL - 1; i > RCU_DONE_TAIL; i--)
1120                 if (rdp->nxttail[i] != rdp->nxttail[i - 1] &&
1121                     !ULONG_CMP_GE(rdp->nxtcompleted[i], c))
1122                         break;
1123
1124         /*
1125          * If there are no sublist for unassigned callbacks, leave.
1126          * At the same time, advance "i" one sublist, so that "i" will
1127          * index into the sublist where all the remaining callbacks should
1128          * be grouped into.
1129          */
1130         if (++i >= RCU_NEXT_TAIL)
1131                 return;
1132
1133         /*
1134          * Assign all subsequent callbacks' ->completed number to the next
1135          * full grace period and group them all in the sublist initially
1136          * indexed by "i".
1137          */
1138         for (; i <= RCU_NEXT_TAIL; i++) {
1139                 rdp->nxttail[i] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
1140                 rdp->nxtcompleted[i] = c;
1141         }
1142
1143         /* Trace depending on how much we were able to accelerate. */
1144         if (!*rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL])
1145                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, "AccWaitCB");
1146         else
1147                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, "AccReadyCB");
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Move any callbacks whose grace period has completed to the
1152  * RCU_DONE_TAIL sublist, then compact the remaining sublists and
1153  * assign ->completed numbers to any callbacks in the RCU_NEXT_TAIL
1154  * sublist.  This function is idempotent, so it does not hurt to
1155  * invoke it repeatedly.  As long as it is not invoked -too- often...
1156  *
1157  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1158  */
1159 static void rcu_advance_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1160                             struct rcu_data *rdp)
1161 {
1162         int i, j;
1163
1164         /* If the CPU has no callbacks, nothing to do. */
1165         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] || !*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1166                 return;
1167
1168         /*
1169          * Find all callbacks whose ->completed numbers indicate that they
1170          * are ready to invoke, and put them into the RCU_DONE_TAIL sublist.
1171          */
1172         for (i = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++) {
1173                 if (ULONG_CMP_LT(rnp->completed, rdp->nxtcompleted[i]))
1174                         break;
1175                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[i];
1176         }
1177         /* Clean up any sublist tail pointers that were misordered above. */
1178         for (j = RCU_WAIT_TAIL; j < i; j++)
1179                 rdp->nxttail[j] = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1180
1181         /* Copy down callbacks to fill in empty sublists. */
1182         for (j = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++, j++) {
1183                 if (rdp->nxttail[j] == rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL])
1184                         break;
1185                 rdp->nxttail[j] = rdp->nxttail[i];
1186                 rdp->nxtcompleted[j] = rdp->nxtcompleted[i];
1187         }
1188
1189         /* Classify any remaining callbacks. */
1190         rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1191 }
1192
1193 /*
1194  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
1195  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
1196  * belongs.  In addition, the corresponding leaf rcu_node structure's
1197  * ->lock must be held by the caller, with irqs disabled.
1198  */
1199 static void
1200 __rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
1201 {
1202         /* Did another grace period end? */
1203         if (rdp->completed == rnp->completed) {
1204
1205                 /* No, so just accelerate recent callbacks. */
1206                 rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1207
1208         } else {
1209
1210                 /* Advance callbacks. */
1211                 rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp);
1212
1213                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
1214                 rdp->completed = rnp->completed;
1215                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, "cpuend");
1216
1217                 /*
1218                  * If we were in an extended quiescent state, we may have
1219                  * missed some grace periods that others CPUs handled on
1220                  * our behalf. Catch up with this state to avoid noting
1221                  * spurious new grace periods.  If another grace period
1222                  * has started, then rnp->gpnum will have advanced, so
1223                  * we will detect this later on.  Of course, any quiescent
1224                  * states we found for the old GP are now invalid.
1225                  */
1226                 if (ULONG_CMP_LT(rdp->gpnum, rdp->completed)) {
1227                         rdp->gpnum = rdp->completed;
1228                         rdp->passed_quiesce = 0;
1229                 }
1230
1231                 /*
1232                  * If RCU does not need a quiescent state from this CPU,
1233                  * then make sure that this CPU doesn't go looking for one.
1234                  */
1235                 if ((rnp->qsmask & rdp->grpmask) == 0)
1236                         rdp->qs_pending = 0;
1237         }
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
1242  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
1243  * belongs.
1244  */
1245 static void
1246 rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1247 {
1248         unsigned long flags;
1249         struct rcu_node *rnp;
1250
1251         local_irq_save(flags);
1252         rnp = rdp->mynode;
1253         if (rdp->completed == ACCESS_ONCE(rnp->completed) || /* outside lock. */
1254             !raw_spin_trylock(&rnp->lock)) { /* irqs already off, so later. */
1255                 local_irq_restore(flags);
1256                 return;
1257         }
1258         __rcu_process_gp_end(rsp, rnp, rdp);
1259         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Do per-CPU grace-period initialization for running CPU.  The caller
1264  * must hold the lock of the leaf rcu_node structure corresponding to
1265  * this CPU.
1266  */
1267 static void
1268 rcu_start_gp_per_cpu(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
1269 {
1270         /* Prior grace period ended, so advance callbacks for current CPU. */
1271         __rcu_process_gp_end(rsp, rnp, rdp);
1272
1273         /* Set state so that this CPU will detect the next quiescent state. */
1274         __note_new_gpnum(rsp, rnp, rdp);
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Initialize a new grace period.
1279  */
1280 static int rcu_gp_init(struct rcu_state *rsp)
1281 {
1282         struct rcu_data *rdp;
1283         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1284
1285         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1286         rsp->gp_flags = 0; /* Clear all flags: New grace period. */
1287
1288         if (rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1289                 /* Grace period already in progress, don't start another.  */
1290                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1291                 return 0;
1292         }
1293
1294         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
1295         rsp->gpnum++;
1296         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->gpnum, "start");
1297         record_gp_stall_check_time(rsp);
1298         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1299
1300         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
1301         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
1302
1303         /*
1304          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
1305          * structures for all currently online CPUs in breadth-first order,
1306          * starting from the root rcu_node structure, relying on the layout
1307          * of the tree within the rsp->node[] array.  Note that other CPUs
1308          * will access only the leaves of the hierarchy, thus seeing that no
1309          * grace period is in progress, at least until the corresponding
1310          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
1311          * CPU-hotplug operations.
1312          *
1313          * The grace period cannot complete until the initialization
1314          * process finishes, because this kthread handles both.
1315          */
1316         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
1317                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1318                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1319                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
1320                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
1321                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
1322                 WARN_ON_ONCE(rnp->completed != rsp->completed);
1323                 rnp->completed = rsp->completed;
1324                 if (rnp == rdp->mynode)
1325                         rcu_start_gp_per_cpu(rsp, rnp, rdp);
1326                 rcu_preempt_boost_start_gp(rnp);
1327                 trace_rcu_grace_period_init(rsp->name, rnp->gpnum,
1328                                             rnp->level, rnp->grplo,
1329                                             rnp->grphi, rnp->qsmask);
1330                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1331 #ifdef CONFIG_PROVE_RCU_DELAY
1332                 if ((random32() % (rcu_num_nodes * 8)) == 0)
1333                         schedule_timeout_uninterruptible(2);
1334 #endif /* #ifdef CONFIG_PROVE_RCU_DELAY */
1335                 cond_resched();
1336         }
1337
1338         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
1339         return 1;
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Do one round of quiescent-state forcing.
1344  */
1345 int rcu_gp_fqs(struct rcu_state *rsp, int fqs_state_in)
1346 {
1347         int fqs_state = fqs_state_in;
1348         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1349
1350         rsp->n_force_qs++;
1351         if (fqs_state == RCU_SAVE_DYNTICK) {
1352                 /* Collect dyntick-idle snapshots. */
1353                 force_qs_rnp(rsp, dyntick_save_progress_counter);
1354                 fqs_state = RCU_FORCE_QS;
1355         } else {
1356                 /* Handle dyntick-idle and offline CPUs. */
1357                 force_qs_rnp(rsp, rcu_implicit_dynticks_qs);
1358         }
1359         /* Clear flag to prevent immediate re-entry. */
1360         if (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
1361                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1362                 rsp->gp_flags &= ~RCU_GP_FLAG_FQS;
1363                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1364         }
1365         return fqs_state;
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Clean up after the old grace period.
1370  */
1371 static void rcu_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp)
1372 {
1373         unsigned long gp_duration;
1374         struct rcu_data *rdp;
1375         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1376
1377         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1378         gp_duration = jiffies - rsp->gp_start;
1379         if (gp_duration > rsp->gp_max)
1380                 rsp->gp_max = gp_duration;
1381
1382         /*
1383          * We know the grace period is complete, but to everyone else
1384          * it appears to still be ongoing.  But it is also the case
1385          * that to everyone else it looks like there is nothing that
1386          * they can do to advance the grace period.  It is therefore
1387          * safe for us to drop the lock in order to mark the grace
1388          * period as completed in all of the rcu_node structures.
1389          */
1390         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1391
1392         /*
1393          * Propagate new ->completed value to rcu_node structures so
1394          * that other CPUs don't have to wait until the start of the next
1395          * grace period to process their callbacks.  This also avoids
1396          * some nasty RCU grace-period initialization races by forcing
1397          * the end of the current grace period to be completely recorded in
1398          * all of the rcu_node structures before the beginning of the next
1399          * grace period is recorded in any of the rcu_node structures.
1400          */
1401         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
1402                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1403                 rnp->completed = rsp->gpnum;
1404                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1405                 cond_resched();
1406         }
1407         rnp = rcu_get_root(rsp);
1408         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1409
1410         rsp->completed = rsp->gpnum; /* Declare grace period done. */
1411         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->completed, "end");
1412         rsp->fqs_state = RCU_GP_IDLE;
1413         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1414         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp))
1415                 rsp->gp_flags = 1;
1416         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1417 }
1418
1419 /*
1420  * Body of kthread that handles grace periods.
1421  */
1422 static int __noreturn rcu_gp_kthread(void *arg)
1423 {
1424         int fqs_state;
1425         unsigned long j;
1426         int ret;
1427         struct rcu_state *rsp = arg;
1428         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1429
1430         for (;;) {
1431
1432                 /* Handle grace-period start. */
1433                 for (;;) {
1434                         wait_event_interruptible(rsp->gp_wq,
1435                                                  rsp->gp_flags &
1436                                                  RCU_GP_FLAG_INIT);
1437                         if ((rsp->gp_flags & RCU_GP_FLAG_INIT) &&
1438                             rcu_gp_init(rsp))
1439                                 break;
1440                         cond_resched();
1441                         flush_signals(current);
1442                 }
1443
1444                 /* Handle quiescent-state forcing. */
1445                 fqs_state = RCU_SAVE_DYNTICK;
1446                 j = jiffies_till_first_fqs;
1447                 if (j > HZ) {
1448                         j = HZ;
1449                         jiffies_till_first_fqs = HZ;
1450                 }
1451                 for (;;) {
1452                         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + j;
1453                         ret = wait_event_interruptible_timeout(rsp->gp_wq,
1454                                         (rsp->gp_flags & RCU_GP_FLAG_FQS) ||
1455                                         (!ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) &&
1456                                          !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)),
1457                                         j);
1458                         /* If grace period done, leave loop. */
1459                         if (!ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) &&
1460                             !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp))
1461                                 break;
1462                         /* If time for quiescent-state forcing, do it. */
1463                         if (ret == 0 || (rsp->gp_flags & RCU_GP_FLAG_FQS)) {
1464                                 fqs_state = rcu_gp_fqs(rsp, fqs_state);
1465                                 cond_resched();
1466                         } else {
1467                                 /* Deal with stray signal. */
1468                                 cond_resched();
1469                                 flush_signals(current);
1470                         }
1471                         j = jiffies_till_next_fqs;
1472                         if (j > HZ) {
1473                                 j = HZ;
1474                                 jiffies_till_next_fqs = HZ;
1475                         } else if (j < 1) {
1476                                 j = 1;
1477                                 jiffies_till_next_fqs = 1;
1478                         }
1479                 }
1480
1481                 /* Handle grace-period end. */
1482                 rcu_gp_cleanup(rsp);
1483         }
1484 }
1485
1486 /*
1487  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
1488  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
1489  * the root node's ->lock, which is released before return.  Hard irqs must
1490  * be disabled.
1491  *
1492  * Note that it is legal for a dying CPU (which is marked as offline) to
1493  * invoke this function.  This can happen when the dying CPU reports its
1494  * quiescent state.
1495  */
1496 static void
1497 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
1498         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
1499 {
1500         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1501         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1502
1503         if (!rsp->gp_kthread ||
1504             !cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1505                 /*
1506                  * Either we have not yet spawned the grace-period
1507                  * task, this CPU does not need another grace period,
1508                  * or a grace period is already in progress.
1509                  * Either way, don't start a new grace period.
1510                  */
1511                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1512                 return;
1513         }
1514
1515         /*
1516          * Because there is no grace period in progress right now,
1517          * any callbacks we have up to this point will be satisfied
1518          * by the next grace period.  So this is a good place to
1519          * assign a grace period number to recently posted callbacks.
1520          */
1521         rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1522
1523         rsp->gp_flags = RCU_GP_FLAG_INIT;
1524         raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* Interrupts remain disabled. */
1525
1526         /* Ensure that CPU is aware of completion of last grace period. */
1527         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1528         local_irq_restore(flags);
1529
1530         /* Wake up rcu_gp_kthread() to start the grace period. */
1531         wake_up(&rsp->gp_wq);
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Report a full set of quiescent states to the specified rcu_state
1536  * data structure.  This involves cleaning up after the prior grace
1537  * period and letting rcu_start_gp() start up the next grace period
1538  * if one is needed.  Note that the caller must hold rnp->lock, as
1539  * required by rcu_start_gp(), which will release it.
1540  */
1541 static void rcu_report_qs_rsp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
1542         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
1543 {
1544         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
1545         raw_spin_unlock_irqrestore(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1546         wake_up(&rsp->gp_wq);  /* Memory barrier implied by wake_up() path. */
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Similar to rcu_report_qs_rdp(), for which it is a helper function.
1551  * Allows quiescent states for a group of CPUs to be reported at one go
1552  * to the specified rcu_node structure, though all the CPUs in the group
1553  * must be represented by the same rcu_node structure (which need not be
1554  * a leaf rcu_node structure, though it often will be).  That structure's
1555  * lock must be held upon entry, and it is released before return.
1556  */
1557 static void
1558 rcu_report_qs_rnp(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp,
1559                   struct rcu_node *rnp, unsigned long flags)
1560         __releases(rnp->lock)
1561 {
1562         struct rcu_node *rnp_c;
1563
1564         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
1565         for (;;) {
1566                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
1567
1568                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
1569                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1570                         return;
1571                 }
1572                 rnp->qsmask &= ~mask;
1573                 trace_rcu_quiescent_state_report(rsp->name, rnp->gpnum,
1574                                                  mask, rnp->qsmask, rnp->level,
1575                                                  rnp->grplo, rnp->grphi,
1576                                                  !!rnp->gp_tasks);
1577                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
1578
1579                         /* Other bits still set at this level, so done. */
1580                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1581                         return;
1582                 }
1583                 mask = rnp->grpmask;
1584                 if (rnp->parent == NULL) {
1585
1586                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
1587
1588                         break;
1589                 }
1590                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1591                 rnp_c = rnp;
1592                 rnp = rnp->parent;
1593                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1594                 WARN_ON_ONCE(rnp_c->qsmask);
1595         }
1596
1597         /*
1598          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
1599          * state for this grace period.  Invoke rcu_report_qs_rsp()
1600          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
1601          */
1602         rcu_report_qs_rsp(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
1603 }
1604
1605 /*
1606  * Record a quiescent state for the specified CPU to that CPU's rcu_data
1607  * structure.  This must be either called from the specified CPU, or
1608  * called when the specified CPU is known to be offline (and when it is
1609  * also known that no other CPU is concurrently trying to help the offline
1610  * CPU).  The lastcomp argument is used to make sure we are still in the
1611  * grace period of interest.  We don't want to end the current grace period
1612  * based on quiescent states detected in an earlier grace period!
1613  */
1614 static void
1615 rcu_report_qs_rdp(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1616 {
1617         unsigned long flags;
1618         unsigned long mask;
1619         struct rcu_node *rnp;
1620
1621         rnp = rdp->mynode;
1622         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1623         if (rdp->passed_quiesce == 0 || rdp->gpnum != rnp->gpnum ||
1624             rnp->completed == rnp->gpnum) {
1625
1626                 /*
1627                  * The grace period in which this quiescent state was
1628                  * recorded has ended, so don't report it upwards.
1629                  * We will instead need a new quiescent state that lies
1630                  * within the current grace period.
1631                  */
1632                 rdp->passed_quiesce = 0;        /* need qs for new gp. */
1633                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1634                 return;
1635         }
1636         mask = rdp->grpmask;
1637         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
1638                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1639         } else {
1640                 rdp->qs_pending = 0;
1641
1642                 /*
1643                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
1644                  * callbacks can be processed during the next GP.
1645                  */
1646                 rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1647
1648                 rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, flags); /* rlses rnp->lock */
1649         }
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
1654  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
1655  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
1656  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
1657  */
1658 static void
1659 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1660 {
1661         /* If there is now a new grace period, record and return. */
1662         if (check_for_new_grace_period(rsp, rdp))
1663                 return;
1664
1665         /*
1666          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
1667          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
1668          */
1669         if (!rdp->qs_pending)
1670                 return;
1671
1672         /*
1673          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
1674          * period? If no, then exit and wait for the next call.
1675          */
1676         if (!rdp->passed_quiesce)
1677                 return;
1678
1679         /*
1680          * Tell RCU we are done (but rcu_report_qs_rdp() will be the
1681          * judge of that).
1682          */
1683         rcu_report_qs_rdp(rdp->cpu, rsp, rdp);
1684 }
1685
1686 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1687
1688 /*
1689  * Send the specified CPU's RCU callbacks to the orphanage.  The
1690  * specified CPU must be offline, and the caller must hold the
1691  * ->orphan_lock.
1692  */
1693 static void
1694 rcu_send_cbs_to_orphanage(int cpu, struct rcu_state *rsp,
1695                           struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
1696 {
1697         /* No-CBs CPUs do not have orphanable callbacks. */
1698         if (is_nocb_cpu(rdp->cpu))
1699                 return;
1700
1701         /*
1702          * Orphan the callbacks.  First adjust the counts.  This is safe
1703          * because _rcu_barrier() excludes CPU-hotplug operations, so it
1704          * cannot be running now.  Thus no memory barrier is required.
1705          */
1706         if (rdp->nxtlist != NULL) {
1707                 rsp->qlen_lazy += rdp->qlen_lazy;
1708                 rsp->qlen += rdp->qlen;
1709                 rdp->n_cbs_orphaned += rdp->qlen;
1710                 rdp->qlen_lazy = 0;
1711                 ACCESS_ONCE(rdp->qlen) = 0;
1712         }
1713
1714         /*
1715          * Next, move those callbacks still needing a grace period to
1716          * the orphanage, where some other CPU will pick them up.
1717          * Some of the callbacks might have gone partway through a grace
1718          * period, but that is too bad.  They get to start over because we
1719          * cannot assume that grace periods are synchronized across CPUs.
1720          * We don't bother updating the ->nxttail[] array yet, instead
1721          * we just reset the whole thing later on.
1722          */
1723         if (*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != NULL) {
1724                 *rsp->orphan_nxttail = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1725                 rsp->orphan_nxttail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
1726                 *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
1727         }
1728
1729         /*
1730          * Then move the ready-to-invoke callbacks to the orphanage,
1731          * where some other CPU will pick them up.  These will not be
1732          * required to pass though another grace period: They are done.
1733          */
1734         if (rdp->nxtlist != NULL) {
1735                 *rsp->orphan_donetail = rdp->nxtlist;
1736                 rsp->orphan_donetail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1737         }
1738
1739         /* Finally, initialize the rcu_data structure's list to empty.  */
1740         init_callback_list(rdp);
1741 }
1742
1743 /*
1744  * Adopt the RCU callbacks from the specified rcu_state structure's
1745  * orphanage.  The caller must hold the ->orphan_lock.
1746  */
1747 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
1748 {
1749         int i;
1750         struct rcu_data *rdp = __this_cpu_ptr(rsp->rda);
1751
1752         /* No-CBs CPUs are handled specially. */
1753         if (rcu_nocb_adopt_orphan_cbs(rsp, rdp))
1754                 return;
1755
1756         /* Do the accounting first. */
1757         rdp->qlen_lazy += rsp->qlen_lazy;
1758         rdp->qlen += rsp->qlen;
1759         rdp->n_cbs_adopted += rsp->qlen;
1760         if (rsp->qlen_lazy != rsp->qlen)
1761                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
1762         rsp->qlen_lazy = 0;
1763         rsp->qlen = 0;
1764
1765         /*
1766          * We do not need a memory barrier here because the only way we
1767          * can get here if there is an rcu_barrier() in flight is if
1768          * we are the task doing the rcu_barrier().
1769          */
1770
1771         /* First adopt the ready-to-invoke callbacks. */
1772         if (rsp->orphan_donelist != NULL) {
1773                 *rsp->orphan_donetail = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1774                 *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rsp->orphan_donelist;
1775                 for (i = RCU_NEXT_SIZE - 1; i >= RCU_DONE_TAIL; i--)
1776                         if (rdp->nxttail[i] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1777                                 rdp->nxttail[i] = rsp->orphan_donetail;
1778                 rsp->orphan_donelist = NULL;
1779                 rsp->orphan_donetail = &rsp->orphan_donelist;
1780         }
1781
1782         /* And then adopt the callbacks that still need a grace period. */
1783         if (rsp->orphan_nxtlist != NULL) {
1784                 *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_nxtlist;
1785                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_nxttail;
1786                 rsp->orphan_nxtlist = NULL;
1787                 rsp->orphan_nxttail = &rsp->orphan_nxtlist;
1788         }
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Trace the fact that this CPU is going offline.
1793  */
1794 static void rcu_cleanup_dying_cpu(struct rcu_state *rsp)
1795 {
1796         RCU_TRACE(unsigned long mask);
1797         RCU_TRACE(struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda));
1798         RCU_TRACE(struct rcu_node *rnp = rdp->mynode);
1799
1800         RCU_TRACE(mask = rdp->grpmask);
1801         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1802                                rnp->gpnum + 1 - !!(rnp->qsmask & mask),
1803                                "cpuofl");
1804 }
1805
1806 /*
1807  * The CPU has been completely removed, and some other CPU is reporting
1808  * this fact from process context.  Do the remainder of the cleanup,
1809  * including orphaning the outgoing CPU's RCU callbacks, and also
1810  * adopting them.  There can only be one CPU hotplug operation at a time,
1811  * so no other CPU can be attempting to update rcu_cpu_kthread_task.
1812  */
1813 static void rcu_cleanup_dead_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1814 {
1815         unsigned long flags;
1816         unsigned long mask;
1817         int need_report = 0;
1818         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
1819         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;  /* Outgoing CPU's rdp & rnp. */
1820
1821         /* Adjust any no-longer-needed kthreads. */
1822         rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
1823
1824         /* Remove the dead CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy. */
1825
1826         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
1827         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
1828         raw_spin_lock_irqsave(&rsp->orphan_lock, flags);
1829
1830         /* Orphan the dead CPU's callbacks, and adopt them if appropriate. */
1831         rcu_send_cbs_to_orphanage(cpu, rsp, rnp, rdp);
1832         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
1833
1834         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
1835         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
1836         do {
1837                 raw_spin_lock(&rnp->lock);      /* irqs already disabled. */
1838                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
1839                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
1840                         if (rnp != rdp->mynode)
1841                                 raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
1842                         break;
1843                 }
1844                 if (rnp == rdp->mynode)
1845                         need_report = rcu_preempt_offline_tasks(rsp, rnp, rdp);
1846                 else
1847                         raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
1848                 mask = rnp->grpmask;
1849                 rnp = rnp->parent;
1850         } while (rnp != NULL);
1851
1852         /*
1853          * We still hold the leaf rcu_node structure lock here, and
1854          * irqs are still disabled.  The reason for this subterfuge is
1855          * because invoking rcu_report_unblock_qs_rnp() with ->orphan_lock
1856          * held leads to deadlock.
1857          */
1858         raw_spin_unlock(&rsp->orphan_lock); /* irqs remain disabled. */
1859         rnp = rdp->mynode;
1860         if (need_report & RCU_OFL_TASKS_NORM_GP)
1861                 rcu_report_unblock_qs_rnp(rnp, flags);
1862         else
1863                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1864         if (need_report & RCU_OFL_TASKS_EXP_GP)
1865                 rcu_report_exp_rnp(rsp, rnp, true);
1866         WARN_ONCE(rdp->qlen != 0 || rdp->nxtlist != NULL,
1867                   "rcu_cleanup_dead_cpu: Callbacks on offline CPU %d: qlen=%lu, nxtlist=%p\n",
1868                   cpu, rdp->qlen, rdp->nxtlist);
1869         init_callback_list(rdp);
1870         /* Disallow further callbacks on this CPU. */
1871         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = NULL;
1872         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
1873 }
1874
1875 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1876
1877 static void rcu_cleanup_dying_cpu(struct rcu_state *rsp)
1878 {
1879 }
1880
1881 static void rcu_cleanup_dead_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1882 {
1883 }
1884
1885 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
1886
1887 /*
1888  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
1889  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
1890  */
1891 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1892 {
1893         unsigned long flags;
1894         struct rcu_head *next, *list, **tail;
1895         long bl, count, count_lazy;
1896         int i;
1897
1898         /* If no callbacks are ready, just return. */
1899         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
1900                 trace_rcu_batch_start(rsp->name, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen, 0);
1901                 trace_rcu_batch_end(rsp->name, 0, !!ACCESS_ONCE(rdp->nxtlist),
1902                                     need_resched(), is_idle_task(current),
1903                                     rcu_is_callbacks_kthread());
1904                 return;
1905         }
1906
1907         /*
1908          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
1909          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
1910          */
1911         local_irq_save(flags);
1912         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(smp_processor_id()));
1913         bl = rdp->blimit;
1914         trace_rcu_batch_start(rsp->name, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen, bl);
1915         list = rdp->nxtlist;
1916         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1917         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
1918         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1919         for (i = RCU_NEXT_SIZE - 1; i >= 0; i--)
1920                 if (rdp->nxttail[i] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1921                         rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1922         local_irq_restore(flags);
1923
1924         /* Invoke callbacks. */
1925         count = count_lazy = 0;
1926         while (list) {
1927                 next = list->next;
1928                 prefetch(next);
1929                 debug_rcu_head_unqueue(list);
1930                 if (__rcu_reclaim(rsp->name, list))
1931                         count_lazy++;
1932                 list = next;
1933                 /* Stop only if limit reached and CPU has something to do. */
1934                 if (++count >= bl &&
1935                     (need_resched() ||
1936                      (!is_idle_task(current) && !rcu_is_callbacks_kthread())))
1937                         break;
1938         }
1939
1940         local_irq_save(flags);
1941         trace_rcu_batch_end(rsp->name, count, !!list, need_resched(),
1942                             is_idle_task(current),
1943                             rcu_is_callbacks_kthread());
1944
1945         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
1946         if (list != NULL) {
1947                 *tail = rdp->nxtlist;
1948                 rdp->nxtlist = list;
1949                 for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1950                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[i])
1951                                 rdp->nxttail[i] = tail;
1952                         else
1953                                 break;
1954         }
1955         smp_mb(); /* List handling before counting for rcu_barrier(). */
1956         rdp->qlen_lazy -= count_lazy;
1957         ACCESS_ONCE(rdp->qlen) -= count;
1958         rdp->n_cbs_invoked += count;
1959
1960         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
1961         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
1962                 rdp->blimit = blimit;
1963
1964         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
1965         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
1966                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1967                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1968         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
1969                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1970         WARN_ON_ONCE((rdp->nxtlist == NULL) != (rdp->qlen == 0));
1971
1972         local_irq_restore(flags);
1973
1974         /* Re-invoke RCU core processing if there are callbacks remaining. */
1975         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1976                 invoke_rcu_core();
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
1981  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
1982  * Also schedule RCU core processing.
1983  *
1984  * This function must be called from hardirq context.  It is normally
1985  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
1986  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
1987  */
1988 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
1989 {
1990         trace_rcu_utilization("Start scheduler-tick");
1991         increment_cpu_stall_ticks();
1992         if (user || rcu_is_cpu_rrupt_from_idle()) {
1993
1994                 /*
1995                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
1996                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
1997                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
1998                  * a quiescent state, so note it.
1999                  *
2000                  * No memory barrier is required here because both
2001                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
2002                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
2003                  * at least not while the corresponding CPU is online.
2004                  */
2005
2006                 rcu_sched_qs(cpu);
2007                 rcu_bh_qs(cpu);
2008
2009         } else if (!in_softirq()) {
2010
2011                 /*
2012                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
2013                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
2014                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
2015                  * critical section, so note it.
2016                  */
2017
2018                 rcu_bh_qs(cpu);
2019         }
2020         rcu_preempt_check_callbacks(cpu);
2021         if (rcu_pending(cpu))
2022                 invoke_rcu_core();
2023         trace_rcu_utilization("End scheduler-tick");
2024 }
2025
2026 /*
2027  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
2028  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
2029  * Also initiate boosting for any threads blocked on the root rcu_node.
2030  *
2031  * The caller must have suppressed start of new grace periods.
2032  */
2033 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp, int (*f)(struct rcu_data *))
2034 {
2035         unsigned long bit;
2036         int cpu;
2037         unsigned long flags;
2038         unsigned long mask;
2039         struct rcu_node *rnp;
2040
2041         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
2042                 cond_resched();
2043                 mask = 0;
2044                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2045                 if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
2046                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2047                         return;
2048                 }
2049                 if (rnp->qsmask == 0) {
2050                         rcu_initiate_boost(rnp, flags); /* releases rnp->lock */
2051                         continue;
2052                 }
2053                 cpu = rnp->grplo;
2054                 bit = 1;
2055                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
2056                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0 &&
2057                             f(per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)))
2058                                 mask |= bit;
2059                 }
2060                 if (mask != 0) {
2061
2062                         /* rcu_report_qs_rnp() releases rnp->lock. */
2063                         rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, flags);
2064                         continue;
2065                 }
2066                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2067         }
2068         rnp = rcu_get_root(rsp);
2069         if (rnp->qsmask == 0) {
2070                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2071                 rcu_initiate_boost(rnp, flags); /* releases rnp->lock. */
2072         }
2073 }
2074
2075 /*
2076  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
2077  * CPUs are in dyntick-idle mode.
2078  */
2079 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp)
2080 {
2081         unsigned long flags;
2082         bool ret;
2083         struct rcu_node *rnp;
2084         struct rcu_node *rnp_old = NULL;
2085
2086         /* Funnel through hierarchy to reduce memory contention. */
2087         rnp = per_cpu_ptr(rsp->rda, raw_smp_processor_id())->mynode;
2088         for (; rnp != NULL; rnp = rnp->parent) {
2089                 ret = (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) ||
2090                       !raw_spin_trylock(&rnp->fqslock);
2091                 if (rnp_old != NULL)
2092                         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2093                 if (ret) {
2094                         rsp->n_force_qs_lh++;
2095                         return;
2096                 }
2097                 rnp_old = rnp;
2098         }
2099         /* rnp_old == rcu_get_root(rsp), rnp == NULL. */
2100
2101         /* Reached the root of the rcu_node tree, acquire lock. */
2102         raw_spin_lock_irqsave(&rnp_old->lock, flags);
2103         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2104         if (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
2105                 rsp->n_force_qs_lh++;
2106                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp_old->lock, flags);
2107                 return;  /* Someone beat us to it. */
2108         }
2109         rsp->gp_flags |= RCU_GP_FLAG_FQS;
2110         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp_old->lock, flags);
2111         wake_up(&rsp->gp_wq);  /* Memory barrier implied by wake_up() path. */
2112 }
2113
2114 /*
2115  * This does the RCU core processing work for the specified rcu_state
2116  * and rcu_data structures.  This may be called only from the CPU to
2117  * whom the rdp belongs.
2118  */
2119 static void
2120 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp)
2121 {
2122         unsigned long flags;
2123         struct rcu_data *rdp = __this_cpu_ptr(rsp->rda);
2124
2125         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
2126
2127         /* Handle the end of a grace period that some other CPU ended.  */
2128         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
2129
2130         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
2131         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
2132
2133         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
2134         local_irq_save(flags);
2135         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2136                 raw_spin_lock(&rcu_get_root(rsp)->lock); /* irqs disabled. */
2137                 rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases above lock */
2138         } else {
2139                 local_irq_restore(flags);
2140         }
2141
2142         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
2143         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
2144                 invoke_rcu_callbacks(rsp, rdp);
2145 }
2146
2147 /*
2148  * Do RCU core processing for the current CPU.
2149  */
2150 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
2151 {
2152         struct rcu_state *rsp;
2153
2154         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2155                 return;
2156         trace_rcu_utilization("Start RCU core");
2157         for_each_rcu_flavor(rsp)
2158                 __rcu_process_callbacks(rsp);
2159         trace_rcu_utilization("End RCU core");
2160 }
2161
2162 /*
2163  * Schedule RCU callback invocation.  If the specified type of RCU
2164  * does not support RCU priority boosting, just do a direct call,
2165  * otherwise wake up the per-CPU kernel kthread.  Note that because we
2166  * are running on the current CPU with interrupts disabled, the
2167  * rcu_cpu_kthread_task cannot disappear out from under us.
2168  */
2169 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2170 {
2171         if (unlikely(!ACCESS_ONCE(rcu_scheduler_fully_active)))
2172                 return;
2173         if (likely(!rsp->boost)) {
2174                 rcu_do_batch(rsp, rdp);
2175                 return;
2176         }
2177         invoke_rcu_callbacks_kthread();
2178 }
2179
2180 static void invoke_rcu_core(void)
2181 {
2182         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
2183 }
2184
2185 /*
2186  * Handle any core-RCU processing required by a call_rcu() invocation.
2187  */
2188 static void __call_rcu_core(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp,
2189                             struct rcu_head *head, unsigned long flags)
2190 {
2191         /*
2192          * If called from an extended quiescent state, invoke the RCU
2193          * core in order to force a re-evaluation of RCU's idleness.
2194          */
2195         if (rcu_is_cpu_idle() && cpu_online(smp_processor_id()))
2196                 invoke_rcu_core();
2197
2198         /* If interrupts were disabled or CPU offline, don't invoke RCU core. */
2199         if (irqs_disabled_flags(flags) || cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2200                 return;
2201
2202         /*
2203          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
2204          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
2205          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
2206          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
2207          * is the only one waiting for a grace period to complete.
2208          */
2209         if (unlikely(rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
2210
2211                 /* Are we ignoring a completed grace period? */
2212                 rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
2213                 check_for_new_grace_period(rsp, rdp);
2214
2215                 /* Start a new grace period if one not already started. */
2216                 if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
2217                         unsigned long nestflag;
2218                         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
2219
2220                         raw_spin_lock_irqsave(&rnp_root->lock, nestflag);
2221                         rcu_start_gp(rsp, nestflag);  /* rlses rnp_root->lock */
2222                 } else {
2223                         /* Give the grace period a kick. */
2224                         rdp->blimit = LONG_MAX;
2225                         if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
2226                             *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
2227                                 force_quiescent_state(rsp);
2228                         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2229                         rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
2230                 }
2231         }
2232 }
2233
2234 /*
2235  * Helper function for call_rcu() and friends.  The cpu argument will
2236  * normally be -1, indicating "currently running CPU".  It may specify
2237  * a CPU only if that CPU is a no-CBs CPU.  Currently, only _rcu_barrier()
2238  * is expected to specify a CPU.
2239  */
2240 static void
2241 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
2242            struct rcu_state *rsp, int cpu, bool lazy)
2243 {
2244         unsigned long flags;
2245         struct rcu_data *rdp;
2246
2247         WARN_ON_ONCE((unsigned long)head & 0x3); /* Misaligned rcu_head! */
2248         debug_rcu_head_queue(head);
2249         head->func = func;
2250         head->next = NULL;
2251
2252         /*
2253          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
2254          * Note that we might see a beginning right after we see an
2255          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
2256          * a quiescent state betweentimes.
2257          */
2258         local_irq_save(flags);
2259         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2260
2261         /* Add the callback to our list. */
2262         if (unlikely(rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] == NULL) || cpu != -1) {
2263                 int offline;
2264
2265                 if (cpu != -1)
2266                         rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2267                 offline = !__call_rcu_nocb(rdp, head, lazy);
2268                 WARN_ON_ONCE(offline);
2269                 /* _call_rcu() is illegal on offline CPU; leak the callback. */
2270                 local_irq_restore(flags);
2271                 return;
2272         }
2273         ACCESS_ONCE(rdp->qlen)++;
2274         if (lazy)
2275                 rdp->qlen_lazy++;
2276         else
2277                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
2278         smp_mb();  /* Count before adding callback for rcu_barrier(). */
2279         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
2280         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
2281
2282         if (__is_kfree_rcu_offset((unsigned long)func))
2283                 trace_rcu_kfree_callback(rsp->name, head, (unsigned long)func,
2284                                          rdp->qlen_lazy, rdp->qlen);
2285         else
2286                 trace_rcu_callback(rsp->name, head, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen);
2287
2288         /* Go handle any RCU core processing required. */
2289         __call_rcu_core(rsp, rdp, head, flags);
2290         local_irq_restore(flags);
2291 }
2292
2293 /*
2294  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
2295  */
2296 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
2297 {
2298         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state, -1, 0);
2299 }
2300 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
2301
2302 /*
2303  * Queue an RCU callback for invocation after a quicker grace period.
2304  */
2305 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
2306 {
2307         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state, -1, 0);
2308 }
2309 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
2310
2311 /*
2312  * Because a context switch is a grace period for RCU-sched and RCU-bh,
2313  * any blocking grace-period wait automatically implies a grace period
2314  * if there is only one CPU online at any point time during execution
2315  * of either synchronize_sched() or synchronize_rcu_bh().  It is OK to
2316  * occasionally incorrectly indicate that there are multiple CPUs online
2317  * when there was in fact only one the whole time, as this just adds
2318  * some overhead: RCU still operates correctly.
2319  */
2320 static inline int rcu_blocking_is_gp(void)
2321 {
2322         int ret;
2323
2324         might_sleep();  /* Check for RCU read-side critical section. */
2325         preempt_disable();
2326         ret = num_online_cpus() <= 1;
2327         preempt_enable();
2328         return ret;
2329 }
2330
2331 /**
2332  * synchronize_sched - wait until an rcu-sched grace period has elapsed.
2333  *
2334  * Control will return to the caller some time after a full rcu-sched
2335  * grace period has elapsed, in other words after all currently executing
2336  * rcu-sched read-side critical sections have completed.   These read-side
2337  * critical sections are delimited by rcu_read_lock_sched() and
2338  * rcu_read_unlock_sched(), and may be nested.  Note that preempt_disable(),
2339  * local_irq_disable(), and so on may be used in place of
2340  * rcu_read_lock_sched().
2341  *
2342  * This means that all preempt_disable code sequences, including NMI and
2343  * non-threaded hardware-interrupt handlers, in progress on entry will
2344  * have completed before this primitive returns.  However, this does not
2345  * guarantee that softirq handlers will have completed, since in some
2346  * kernels, these handlers can run in process context, and can block.
2347  *
2348  * Note that this guarantee implies further memory-ordering guarantees.
2349  * On systems with more than one CPU, when synchronize_sched() returns,
2350  * each CPU is guaranteed to have executed a full memory barrier since the
2351  * end of its last RCU-sched read-side critical section whose beginning
2352  * preceded the call to synchronize_sched().  In addition, each CPU having
2353  * an RCU read-side critical section that extends beyond the return from
2354  * synchronize_sched() is guaranteed to have executed a full memory barrier
2355  * after the beginning of synchronize_sched() and before the beginning of
2356  * that RCU read-side critical section.  Note that these guarantees include
2357  * CPUs that are offline, idle, or executing in user mode, as well as CPUs
2358  * that are executing in the kernel.
2359  *
2360  * Furthermore, if CPU A invoked synchronize_sched(), which returned
2361  * to its caller on CPU B, then both CPU A and CPU B are guaranteed
2362  * to have executed a full memory barrier during the execution of
2363  * synchronize_sched() -- even if CPU A and CPU B are the same CPU (but
2364  * again only if the system has more than one CPU).
2365  *
2366  * This primitive provides the guarantees made by the (now removed)
2367  * synchronize_kernel() API.  In contrast, synchronize_rcu() only
2368  * guarantees that rcu_read_lock() sections will have completed.
2369  * In "classic RCU", these two guarantees happen to be one and
2370  * the same, but can differ in realtime RCU implementations.
2371  */
2372 void synchronize_sched(void)
2373 {
2374         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) &&
2375                            !lock_is_held(&rcu_lock_map) &&
2376                            !lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
2377                            "Illegal synchronize_sched() in RCU-sched read-side critical section");
2378         if (rcu_blocking_is_gp())
2379                 return;
2380         if (rcu_expedited)
2381                 synchronize_sched_expedited();
2382         else
2383                 wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
2384 }
2385 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched);
2386
2387 /**
2388  * synchronize_rcu_bh - wait until an rcu_bh grace period has elapsed.
2389  *
2390  * Control will return to the caller some time after a full rcu_bh grace
2391  * period has elapsed, in other words after all currently executing rcu_bh
2392  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
2393  * sections are delimited by rcu_read_lock_bh() and rcu_read_unlock_bh(),
2394  * and may be nested.
2395  *
2396  * See the description of synchronize_sched() for more detailed information
2397  * on memory ordering guarantees.
2398  */
2399 void synchronize_rcu_bh(void)
2400 {
2401         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) &&
2402                            !lock_is_held(&rcu_lock_map) &&
2403                            !lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
2404                            "Illegal synchronize_rcu_bh() in RCU-bh read-side critical section");
2405         if (rcu_blocking_is_gp())
2406                 return;
2407         if (rcu_expedited)
2408                 synchronize_rcu_bh_expedited();
2409         else
2410                 wait_rcu_gp(call_rcu_bh);
2411 }
2412 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_bh);
2413
2414 static int synchronize_sched_expedited_cpu_stop(void *data)
2415 {
2416         /*
2417          * There must be a full memory barrier on each affected CPU
2418          * between the time that try_stop_cpus() is called and the
2419          * time that it returns.
2420          *
2421          * In the current initial implementation of cpu_stop, the
2422          * above condition is already met when the control reaches
2423          * this point and the following smp_mb() is not strictly
2424          * necessary.  Do smp_mb() anyway for documentation and
2425          * robustness against future implementation changes.
2426          */
2427         smp_mb(); /* See above comment block. */
2428         return 0;
2429 }
2430
2431 /**
2432  * synchronize_sched_expedited - Brute-force RCU-sched grace period
2433  *
2434  * Wait for an RCU-sched grace period to elapse, but use a "big hammer"
2435  * approach to force the grace period to end quickly.  This consumes
2436  * significant time on all CPUs and is unfriendly to real-time workloads,
2437  * so is thus not recommended for any sort of common-case code.  In fact,
2438  * if you are using synchronize_sched_expedited() in a loop, please
2439  * restructure your code to batch your updates, and then use a single
2440  * synchronize_sched() instead.
2441  *
2442  * Note that it is illegal to call this function while holding any lock
2443  * that is acquired by a CPU-hotplug notifier.  And yes, it is also illegal
2444  * to call this function from a CPU-hotplug notifier.  Failing to observe
2445  * these restriction will result in deadlock.
2446  *
2447  * This implementation can be thought of as an application of ticket
2448  * locking to RCU, with sync_sched_expedited_started and
2449  * sync_sched_expedited_done taking on the roles of the halves
2450  * of the ticket-lock word.  Each task atomically increments
2451  * sync_sched_expedited_started upon entry, snapshotting the old value,
2452  * then attempts to stop all the CPUs.  If this succeeds, then each
2453  * CPU will have executed a context switch, resulting in an RCU-sched
2454  * grace period.  We are then done, so we use atomic_cmpxchg() to
2455  * update sync_sched_expedited_done to match our snapshot -- but
2456  * only if someone else has not already advanced past our snapshot.
2457  *
2458  * On the other hand, if try_stop_cpus() fails, we check the value
2459  * of sync_sched_expedited_done.  If it has advanced past our
2460  * initial snapshot, then someone else must have forced a grace period
2461  * some time after we took our snapshot.  In this case, our work is
2462  * done for us, and we can simply return.  Otherwise, we try again,
2463  * but keep our initial snapshot for purposes of checking for someone
2464  * doing our work for us.
2465  *
2466  * If we fail too many times in a row, we fall back to synchronize_sched().
2467  */
2468 void synchronize_sched_expedited(void)
2469 {
2470         long firstsnap, s, snap;
2471         int trycount = 0;
2472         struct rcu_state *rsp = &rcu_sched_state;
2473
2474         /*
2475          * If we are in danger of counter wrap, just do synchronize_sched().
2476          * By allowing sync_sched_expedited_started to advance no more than
2477          * ULONG_MAX/8 ahead of sync_sched_expedited_done, we are ensuring
2478          * that more than 3.5 billion CPUs would be required to force a
2479          * counter wrap on a 32-bit system.  Quite a few more CPUs would of
2480          * course be required on a 64-bit system.
2481          */
2482         if (ULONG_CMP_GE((ulong)atomic_long_read(&rsp->expedited_start),
2483                          (ulong)atomic_long_read(&rsp->expedited_done) +
2484                          ULONG_MAX / 8)) {
2485                 synchronize_sched();
2486                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_wrap);
2487                 return;
2488         }
2489
2490         /*
2491          * Take a ticket.  Note that atomic_inc_return() implies a
2492          * full memory barrier.
2493          */
2494         snap = atomic_long_inc_return(&rsp->expedited_start);
2495         firstsnap = snap;
2496         get_online_cpus();
2497         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(raw_smp_processor_id()));
2498
2499         /*
2500          * Each pass through the following loop attempts to force a
2501          * context switch on each CPU.
2502          */
2503         while (try_stop_cpus(cpu_online_mask,
2504                              synchronize_sched_expedited_cpu_stop,
2505                              NULL) == -EAGAIN) {
2506                 put_online_cpus();
2507                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_tryfail);
2508
2509                 /* Check to see if someone else did our work for us. */
2510                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
2511                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)firstsnap)) {
2512                         /* ensure test happens before caller kfree */
2513                         smp_mb__before_atomic_inc(); /* ^^^ */
2514                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_workdone1);
2515                         return;
2516                 }
2517
2518                 /* No joy, try again later.  Or just synchronize_sched(). */
2519                 if (trycount++ < 10) {
2520                         udelay(trycount * num_online_cpus());
2521                 } else {
2522                         wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
2523                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_normal);
2524                         return;
2525                 }
2526
2527                 /* Recheck to see if someone else did our work for us. */
2528                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
2529                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)firstsnap)) {
2530                         /* ensure test happens before caller kfree */
2531                         smp_mb__before_atomic_inc(); /* ^^^ */
2532                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_workdone2);
2533                         return;
2534                 }
2535
2536                 /*
2537                  * Refetching sync_sched_expedited_started allows later
2538                  * callers to piggyback on our grace period.  We retry
2539                  * after they started, so our grace period works for them,
2540                  * and they started after our first try, so their grace
2541                  * period works for us.
2542                  */
2543                 get_online_cpus();
2544                 snap = atomic_long_read(&rsp->expedited_start);
2545                 smp_mb(); /* ensure read is before try_stop_cpus(). */
2546         }
2547         atomic_long_inc(&rsp->expedited_stoppedcpus);
2548
2549         /*
2550          * Everyone up to our most recent fetch is covered by our grace
2551          * period.  Update the counter, but only if our work is still
2552          * relevant -- which it won't be if someone who started later
2553          * than we did already did their update.
2554          */
2555         do {
2556                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_tries);
2557                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
2558                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)snap)) {
2559                         /* ensure test happens before caller kfree */
2560                         smp_mb__before_atomic_inc(); /* ^^^ */
2561                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_lost);
2562                         break;
2563                 }
2564         } while (atomic_long_cmpxchg(&rsp->expedited_done, s, snap) != s);
2565         atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_exit);
2566
2567         put_online_cpus();
2568 }
2569 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched_expedited);
2570
2571 /*
2572  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
2573  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
2574  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
2575  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
2576  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
2577  */
2578 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2579 {
2580         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;
2581
2582         rdp->n_rcu_pending++;
2583
2584         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
2585         check_cpu_stall(rsp, rdp);
2586
2587         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
2588         if (rcu_scheduler_fully_active &&
2589             rdp->qs_pending && !rdp->passed_quiesce) {
2590                 rdp->n_rp_qs_pending++;
2591         } else if (rdp->qs_pending && rdp->passed_quiesce) {
2592                 rdp->n_rp_report_qs++;
2593                 return 1;
2594         }
2595
2596         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
2597         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
2598                 rdp->n_rp_cb_ready++;
2599                 return 1;
2600         }
2601
2602         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
2603         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2604                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
2605                 return 1;
2606         }
2607
2608         /* Has another RCU grace period completed?  */
2609         if (ACCESS_ONCE(rnp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
2610                 rdp->n_rp_gp_completed++;
2611                 return 1;
2612         }
2613
2614         /* Has a new RCU grace period started? */
2615         if (ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
2616                 rdp->n_rp_gp_started++;
2617                 return 1;
2618         }
2619
2620         /* nothing to do */
2621         rdp->n_rp_need_nothing++;
2622         return 0;
2623 }
2624
2625 /*
2626  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
2627  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
2628  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
2629  */
2630 static int rcu_pending(int cpu)
2631 {
2632         struct rcu_state *rsp;
2633
2634         for_each_rcu_flavor(rsp)
2635                 if (__rcu_pending(rsp, per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)))
2636                         return 1;
2637         return 0;
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
2642  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
2643  * 1 if so.
2644  */
2645 static int rcu_cpu_has_callbacks(int cpu)
2646 {
2647         struct rcu_state *rsp;
2648
2649         /* RCU callbacks either ready or pending? */
2650         for_each_rcu_flavor(rsp)
2651                 if (per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->nxtlist)
2652                         return 1;
2653         return 0;
2654 }
2655
2656 /*
2657  * Helper function for _rcu_barrier() tracing.  If tracing is disabled,
2658  * the compiler is expected to optimize this away.
2659  */
2660 static void _rcu_barrier_trace(struct rcu_state *rsp, char *s,
2661                                int cpu, unsigned long done)
2662 {
2663         trace_rcu_barrier(rsp->name, s, cpu,
2664                           atomic_read(&rsp->barrier_cpu_count), done);
2665 }
2666
2667 /*
2668  * RCU callback function for _rcu_barrier().  If we are last, wake
2669  * up the task executing _rcu_barrier().
2670  */
2671 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *rhp)
2672 {
2673         struct rcu_data *rdp = container_of(rhp, struct rcu_data, barrier_head);
2674         struct rcu_state *rsp = rdp->rsp;
2675
2676         if (atomic_dec_and_test(&rsp->barrier_cpu_count)) {
2677                 _rcu_barrier_trace(rsp, "LastCB", -1, rsp->n_barrier_done);
2678                 complete(&rsp->barrier_completion);
2679         } else {
2680                 _rcu_barrier_trace(rsp, "CB", -1, rsp->n_barrier_done);
2681         }
2682 }
2683
2684 /*
2685  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
2686  */
2687 static void rcu_barrier_func(void *type)
2688 {
2689         struct rcu_state *rsp = type;
2690         struct rcu_data *rdp = __this_cpu_ptr(rsp->rda);
2691
2692         _rcu_barrier_trace(rsp, "IRQ", -1, rsp->n_barrier_done);
2693         atomic_inc(&rsp->barrier_cpu_count);
2694         rsp->call(&rdp->barrier_head, rcu_barrier_callback);
2695 }
2696
2697 /*
2698  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
2699  * RCU callbacks of the specified type to complete.
2700  */
2701 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp)
2702 {
2703         int cpu;
2704         struct rcu_data *rdp;
2705         unsigned long snap = ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done);
2706         unsigned long snap_done;
2707
2708         _rcu_barrier_trace(rsp, "Begin", -1, snap);
2709
2710         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
2711         mutex_lock(&rsp->barrier_mutex);
2712
2713         /*
2714          * Ensure that all prior references, including to ->n_barrier_done,
2715          * are ordered before the _rcu_barrier() machinery.
2716          */
2717         smp_mb();  /* See above block comment. */
2718
2719         /*
2720          * Recheck ->n_barrier_done to see if others did our work for us.
2721          * This means checking ->n_barrier_done for an even-to-odd-to-even
2722          * transition.  The "if" expression below therefore rounds the old
2723          * value up to the next even number and adds two before comparing.
2724          */
2725         snap_done = ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done);
2726         _rcu_barrier_trace(rsp, "Check", -1, snap_done);
2727         if (ULONG_CMP_GE(snap_done, ((snap + 1) & ~0x1) + 2)) {
2728                 _rcu_barrier_trace(rsp, "EarlyExit", -1, snap_done);
2729                 smp_mb(); /* caller's subsequent code after above check. */
2730                 mutex_unlock(&rsp->barrier_mutex);
2731                 return;
2732         }
2733
2734         /*
2735          * Increment ->n_barrier_done to avoid duplicate work.  Use
2736          * ACCESS_ONCE() to prevent the compiler from speculating
2737          * the increment to precede the early-exit check.
2738          */
2739         ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done)++;
2740         WARN_ON_ONCE((rsp->n_barrier_done & 0x1) != 1);
2741         _rcu_barrier_trace(rsp, "Inc1", -1, rsp->n_barrier_done);
2742         smp_mb(); /* Order ->n_barrier_done increment with below mechanism. */
2743
2744         /*
2745          * Initialize the count to one rather than to zero in order to
2746          * avoid a too-soon return to zero in case of a short grace period
2747          * (or preemption of this task).  Exclude CPU-hotplug operations
2748          * to ensure that no offline CPU has callbacks queued.
2749          */
2750         init_completion(&rsp->barrier_completion);
2751         atomic_set(&rsp->barrier_cpu_count, 1);
2752         get_online_cpus();
2753
2754         /*
2755          * Force each CPU with callbacks to register a new callback.
2756          * When that callback is invoked, we will know that all of the
2757          * corresponding CPU's preceding callbacks have been invoked.
2758          */
2759         for_each_possible_cpu(cpu) {
2760                 if (!cpu_online(cpu) && !is_nocb_cpu(cpu))
2761                         continue;
2762                 rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2763                 if (is_nocb_cpu(cpu)) {
2764                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineNoCB", cpu,
2765                                            rsp->n_barrier_done);
2766                         atomic_inc(&rsp->barrier_cpu_count);
2767                         __call_rcu(&rdp->barrier_head, rcu_barrier_callback,
2768                                    rsp, cpu, 0);
2769                 } else if (ACCESS_ONCE(rdp->qlen)) {
2770                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineQ", cpu,
2771                                            rsp->n_barrier_done);
2772                         smp_call_function_single(cpu, rcu_barrier_func, rsp, 1);
2773                 } else {
2774                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineNQ", cpu,
2775                                            rsp->n_barrier_done);
2776                 }
2777         }
2778         put_online_cpus();
2779
2780         /*
2781          * Now that we have an rcu_barrier_callback() callback on each
2782          * CPU, and thus each counted, remove the initial count.
2783          */
2784         if (atomic_dec_and_test(&rsp->barrier_cpu_count))
2785                 complete(&rsp->barrier_completion);
2786
2787         /* Increment ->n_barrier_done to prevent duplicate work. */
2788         smp_mb(); /* Keep increment after above mechanism. */
2789         ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done)++;
2790         WARN_ON_ONCE((rsp->n_barrier_done & 0x1) != 0);
2791         _rcu_barrier_trace(rsp, "Inc2", -1, rsp->n_barrier_done);
2792         smp_mb(); /* Keep increment before caller's subsequent code. */
2793
2794         /* Wait for all rcu_barrier_callback() callbacks to be invoked. */
2795         wait_for_completion(&rsp->barrier_completion);
2796
2797         /* Other rcu_barrier() invocations can now safely proceed. */
2798         mutex_unlock(&rsp->barrier_mutex);
2799 }
2800
2801 /**
2802  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
2803  */
2804 void rcu_barrier_bh(void)
2805 {
2806         _rcu_barrier(&rcu_bh_state);
2807 }
2808 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
2809
2810 /**
2811  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
2812  */
2813 void rcu_barrier_sched(void)
2814 {
2815         _rcu_barrier(&rcu_sched_state);
2816 }
2817 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
2818
2819 /*
2820  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
2821  */
2822 static void __init
2823 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
2824 {
2825         unsigned long flags;
2826         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2827         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2828
2829         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
2830         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2831         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
2832         init_callback_list(rdp);
2833         rdp->qlen_lazy = 0;
2834         ACCESS_ONCE(rdp->qlen) = 0;
2835         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
2836         WARN_ON_ONCE(rdp->dynticks->dynticks_nesting != DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE);
2837         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdp->dynticks->dynticks) != 1);
2838         rdp->cpu = cpu;
2839         rdp->rsp = rsp;
2840         rcu_boot_init_nocb_percpu_data(rdp);
2841         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2842 }
2843
2844 /*
2845  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
2846  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
2847  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
2848  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
2849  */
2850 static void __cpuinit
2851 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp, int preemptible)
2852 {
2853         unsigned long flags;
2854         unsigned long mask;
2855         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2856         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2857
2858         /* Exclude new grace periods. */
2859         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
2860
2861         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
2862         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2863         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
2864         rdp->preemptible = preemptible;
2865         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
2866         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2867         rdp->blimit = blimit;
2868         init_callback_list(rdp);  /* Re-enable callbacks on this CPU. */
2869         rdp->dynticks->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
2870         atomic_set(&rdp->dynticks->dynticks,
2871                    (atomic_read(&rdp->dynticks->dynticks) & ~0x1) + 1);
2872         rcu_prepare_for_idle_init(cpu);
2873         raw_spin_unlock(&rnp->lock);            /* irqs remain disabled. */
2874
2875         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
2876         rnp = rdp->mynode;
2877         mask = rdp->grpmask;
2878         do {
2879                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
2880                 raw_spin_lock(&rnp->lock);      /* irqs already disabled. */
2881                 rnp->qsmaskinit |= mask;
2882                 mask = rnp->grpmask;
2883                 if (rnp == rdp->mynode) {
2884                         /*
2885                          * If there is a grace period in progress, we will
2886                          * set up to wait for it next time we run the
2887                          * RCU core code.
2888                          */
2889                         rdp->gpnum = rnp->completed;
2890                         rdp->completed = rnp->completed;
2891                         rdp->passed_quiesce = 0;
2892                         rdp->qs_pending = 0;
2893                         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, "cpuonl");
2894                 }
2895                 raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
2896                 rnp = rnp->parent;
2897         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
2898         local_irq_restore(flags);
2899
2900         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
2901 }
2902
2903 static void __cpuinit rcu_prepare_cpu(int cpu)
2904 {
2905         struct rcu_state *rsp;
2906
2907         for_each_rcu_flavor(rsp)
2908                 rcu_init_percpu_data(cpu, rsp,
2909                                      strcmp(rsp->name, "rcu_preempt") == 0);
2910 }
2911
2912 /*
2913  * Handle CPU online/offline notification events.
2914  */
2915 static int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2916                                     unsigned long action, void *hcpu)
2917 {
2918         long cpu = (long)hcpu;
2919         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rcu_state->rda, cpu);
2920         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;
2921         struct rcu_state *rsp;
2922         int ret = NOTIFY_OK;
2923
2924         trace_rcu_utilization("Start CPU hotplug");
2925         switch (action) {
2926         case CPU_UP_PREPARE:
2927         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
2928                 rcu_prepare_cpu(cpu);
2929                 rcu_prepare_kthreads(cpu);
2930                 break;
2931         case CPU_ONLINE:
2932         case CPU_DOWN_FAILED:
2933                 rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
2934                 break;
2935         case CPU_DOWN_PREPARE:
2936                 if (nocb_cpu_expendable(cpu))
2937                         rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, cpu);
2938                 else
2939                         ret = NOTIFY_BAD;
2940                 break;
2941         case CPU_DYING:
2942         case CPU_DYING_FROZEN:
2943                 /*
2944                  * The whole machine is "stopped" except this CPU, so we can
2945                  * touch any data without introducing corruption. We send the
2946                  * dying CPU's callbacks to an arbitrarily chosen online CPU.
2947                  */
2948                 for_each_rcu_flavor(rsp)
2949                         rcu_cleanup_dying_cpu(rsp);
2950                 rcu_cleanup_after_idle(cpu);
2951                 break;
2952         case CPU_DEAD:
2953         case CPU_DEAD_FROZEN:
2954         case CPU_UP_CANCELED:
2955         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
2956                 for_each_rcu_flavor(rsp)
2957                         rcu_cleanup_dead_cpu(cpu, rsp);
2958                 break;
2959         default:
2960                 break;
2961         }
2962         trace_rcu_utilization("End CPU hotplug");
2963         return ret;
2964 }
2965
2966 /*
2967  * Spawn the kthread that handles this RCU flavor's grace periods.
2968  */
2969 static int __init rcu_spawn_gp_kthread(void)
2970 {
2971         unsigned long flags;
2972         struct rcu_node *rnp;
2973         struct rcu_state *rsp;
2974         struct task_struct *t;
2975
2976         for_each_rcu_flavor(rsp) {
2977                 t = kthread_run(rcu_gp_kthread, rsp, rsp->name);
2978                 BUG_ON(IS_ERR(t));
2979                 rnp = rcu_get_root(rsp);
2980                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2981                 rsp->gp_kthread = t;
2982                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2983                 rcu_spawn_nocb_kthreads(rsp);
2984         }
2985         return 0;
2986 }
2987 early_initcall(rcu_spawn_gp_kthread);
2988
2989 /*
2990  * This function is invoked towards the end of the scheduler's initialization
2991  * process.  Before this is called, the idle task might contain
2992  * RCU read-side critical sections (during which time, this idle
2993  * task is booting the system).  After this function is called, the
2994  * idle tasks are prohibited from containing RCU read-side critical
2995  * sections.  This function also enables RCU lockdep checking.
2996  */
2997 void rcu_scheduler_starting(void)
2998 {
2999         WARN_ON(num_online_cpus() != 1);
3000         WARN_ON(nr_context_switches() > 0);
3001         rcu_scheduler_active = 1;
3002 }
3003
3004 /*
3005  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
3006  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
3007  */
3008 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
3009 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
3010 {
3011         int i;
3012
3013         for (i = rcu_num_lvls - 1; i > 0; i--)
3014                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
3015         rsp->levelspread[0] = rcu_fanout_leaf;
3016 }
3017 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
3018 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
3019 {
3020         int ccur;
3021         int cprv;
3022         int i;
3023
3024         cprv = nr_cpu_ids;
3025         for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
3026                 ccur = rsp->levelcnt[i];
3027                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
3028                 cprv = ccur;
3029         }
3030 }
3031 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
3032
3033 /*
3034  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
3035  */
3036 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp,
3037                 struct rcu_data __percpu *rda)
3038 {
3039         static char *buf[] = { "rcu_node_0",
3040                                "rcu_node_1",
3041                                "rcu_node_2",
3042                                "rcu_node_3" };  /* Match MAX_RCU_LVLS */
3043         static char *fqs[] = { "rcu_node_fqs_0",
3044                                "rcu_node_fqs_1",
3045                                "rcu_node_fqs_2",
3046                                "rcu_node_fqs_3" };  /* Match MAX_RCU_LVLS */
3047         int cpustride = 1;
3048         int i;
3049         int j;
3050         struct rcu_node *rnp;
3051
3052         BUILD_BUG_ON(MAX_RCU_LVLS > ARRAY_SIZE(buf));  /* Fix buf[] init! */
3053
3054         /* Silence gcc 4.8 warning about array index out of range. */
3055         if (rcu_num_lvls > RCU_NUM_LVLS)
3056                 panic("rcu_init_one: rcu_num_lvls overflow");
3057
3058         /* Initialize the level-tracking arrays. */
3059
3060         for (i = 0; i < rcu_num_lvls; i++)
3061                 rsp->levelcnt[i] = num_rcu_lvl[i];
3062         for (i = 1; i < rcu_num_lvls; i++)
3063                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
3064         rcu_init_levelspread(rsp);
3065
3066         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
3067
3068         for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
3069                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
3070                 rnp = rsp->level[i];
3071                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
3072                         raw_spin_lock_init(&rnp->lock);
3073                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->lock,
3074                                                    &rcu_node_class[i], buf[i]);
3075                         raw_spin_lock_init(&rnp->fqslock);
3076                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->fqslock,
3077                                                    &rcu_fqs_class[i], fqs[i]);
3078                         rnp->gpnum = rsp->gpnum;
3079                         rnp->completed = rsp->completed;
3080                         rnp->qsmask = 0;
3081                         rnp->qsmaskinit = 0;
3082                         rnp->grplo = j * cpustride;
3083                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
3084                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
3085                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
3086                         if (i == 0) {
3087                                 rnp->grpnum = 0;
3088                                 rnp->grpmask = 0;
3089                                 rnp->parent = NULL;
3090                         } else {
3091                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
3092                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
3093                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
3094                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
3095                         }
3096                         rnp->level = i;
3097                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blkd_tasks);
3098                 }
3099         }
3100
3101         rsp->rda = rda;
3102         init_waitqueue_head(&rsp->gp_wq);
3103         rnp = rsp->level[rcu_num_lvls - 1];
3104         for_each_possible_cpu(i) {
3105                 while (i > rnp->grphi)
3106                         rnp++;
3107                 per_cpu_ptr(rsp->rda, i)->mynode = rnp;
3108                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp);
3109         }
3110         list_add(&rsp->flavors, &rcu_struct_flavors);
3111 }
3112
3113 /*
3114  * Compute the rcu_node tree geometry from kernel parameters.  This cannot
3115  * replace the definitions in rcutree.h because those are needed to size
3116  * the ->node array in the rcu_state structure.
3117  */
3118 static void __init rcu_init_geometry(void)
3119 {
3120         int i;
3121         int j;
3122         int n = nr_cpu_ids;
3123         int rcu_capacity[MAX_RCU_LVLS + 1];
3124
3125         /* If the compile-time values are accurate, just leave. */
3126         if (rcu_fanout_leaf == CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF &&
3127             nr_cpu_ids == NR_CPUS)
3128                 return;
3129
3130         /*
3131          * Compute number of nodes that can be handled an rcu_node tree
3132          * with the given number of levels.  Setting rcu_capacity[0] makes
3133          * some of the arithmetic easier.
3134          */
3135         rcu_capacity[0] = 1;
3136         rcu_capacity[1] = rcu_fanout_leaf;
3137         for (i = 2; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3138                 rcu_capacity[i] = rcu_capacity[i - 1] * CONFIG_RCU_FANOUT;
3139
3140         /*
3141          * The boot-time rcu_fanout_leaf parameter is only permitted
3142          * to increase the leaf-level fanout, not decrease it.  Of course,
3143          * the leaf-level fanout cannot exceed the number of bits in
3144          * the rcu_node masks.  Finally, the tree must be able to accommodate
3145          * the configured number of CPUs.  Complain and fall back to the
3146          * compile-time values if these limits are exceeded.
3147          */
3148         if (rcu_fanout_leaf < CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF ||
3149             rcu_fanout_leaf > sizeof(unsigned long) * 8 ||
3150             n > rcu_capacity[MAX_RCU_LVLS]) {
3151                 WARN_ON(1);
3152                 return;
3153         }
3154
3155         /* Calculate the number of rcu_nodes at each level of the tree. */
3156         for (i = 1; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3157                 if (n <= rcu_capacity[i]) {
3158                         for (j = 0; j <= i; j++)
3159                                 num_rcu_lvl[j] =
3160                                         DIV_ROUND_UP(n, rcu_capacity[i - j]);
3161                         rcu_num_lvls = i;
3162                         for (j = i + 1; j <= MAX_RCU_LVLS; j++)
3163                                 num_rcu_lvl[j] = 0;
3164                         break;
3165                 }
3166
3167         /* Calculate the total number of rcu_node structures. */
3168         rcu_num_nodes = 0;
3169         for (i = 0; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3170                 rcu_num_nodes += num_rcu_lvl[i];
3171         rcu_num_nodes -= n;
3172 }
3173
3174 void __init rcu_init(void)
3175 {
3176         int cpu;
3177
3178         rcu_bootup_announce();
3179         rcu_init_geometry();
3180         rcu_init_one(&rcu_sched_state, &rcu_sched_data);
3181         rcu_init_one(&rcu_bh_state, &rcu_bh_data);
3182         __rcu_init_preempt();
3183         rcu_init_nocb();
3184          open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
3185
3186         /*
3187          * We don't need protection against CPU-hotplug here because
3188          * this is called early in boot, before either interrupts
3189          * or the scheduler are operational.
3190          */
3191         cpu_notifier(rcu_cpu_notify, 0);
3192         for_each_online_cpu(cpu)
3193                 rcu_cpu_notify(NULL, CPU_UP_PREPARE, (void *)(long)cpu);
3194 }
3195
3196 #include "rcutree_plugin.h"