smp: Convert smplocks to raw_spinlocks
[linux-3.10.git] / kernel / smp.c
index f77b75c..6e7c7fd 100644 (file)
  * Generic helpers for smp ipi calls
  *
  * (C) Jens Axboe <jens.axboe@oracle.com> 2008
- *
  */
-#include <linux/init.h>
+#include <linux/rcupdate.h>
+#include <linux/rculist.h>
+#include <linux/kernel.h>
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/percpu.h>
-#include <linux/rcupdate.h>
+#include <linux/init.h>
 #include <linux/smp.h>
+#include <linux/cpu.h>
 
 static DEFINE_PER_CPU(struct call_single_queue, call_single_queue);
-static LIST_HEAD(call_function_queue);
-__cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(call_function_lock);
+
+static struct {
+       struct list_head        queue;
+       raw_spinlock_t          lock;
+} call_function __cacheline_aligned_in_smp =
+       {
+               .queue          = LIST_HEAD_INIT(call_function.queue),
+               .lock           = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(call_function.lock),
+       };
 
 enum {
-       CSD_FLAG_WAIT           = 0x01,
-       CSD_FLAG_ALLOC          = 0x02,
+       CSD_FLAG_LOCK           = 0x01,
 };
 
 struct call_function_data {
-       struct call_single_data csd;
-       spinlock_t lock;
-       unsigned int refs;
-       cpumask_t cpumask;
-       struct rcu_head rcu_head;
+       struct call_single_data csd;
+       atomic_t                refs;
+       cpumask_var_t           cpumask;
 };
 
 struct call_single_queue {
-       struct list_head list;
-       spinlock_t lock;
+       struct list_head        list;
+       raw_spinlock_t          lock;
 };
 
-void __cpuinit init_call_single_data(void)
+static DEFINE_PER_CPU(struct call_function_data, cfd_data);
+
+static int
+hotplug_cfd(struct notifier_block *nfb, unsigned long action, void *hcpu)
 {
+       long cpu = (long)hcpu;
+       struct call_function_data *cfd = &per_cpu(cfd_data, cpu);
+
+       switch (action) {
+       case CPU_UP_PREPARE:
+       case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
+               if (!zalloc_cpumask_var_node(&cfd->cpumask, GFP_KERNEL,
+                               cpu_to_node(cpu)))
+                       return NOTIFY_BAD;
+               break;
+
+#ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
+       case CPU_UP_CANCELED:
+       case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
+
+       case CPU_DEAD:
+       case CPU_DEAD_FROZEN:
+               free_cpumask_var(cfd->cpumask);
+               break;
+#endif
+       };
+
+       return NOTIFY_OK;
+}
+
+static struct notifier_block __cpuinitdata hotplug_cfd_notifier = {
+       .notifier_call          = hotplug_cfd,
+};
+
+static int __cpuinit init_call_single_data(void)
+{
+       void *cpu = (void *)(long)smp_processor_id();
        int i;
 
        for_each_possible_cpu(i) {
                struct call_single_queue *q = &per_cpu(call_single_queue, i);
 
-               spin_lock_init(&q->lock);
+               raw_spin_lock_init(&q->lock);
                INIT_LIST_HEAD(&q->list);
        }
+
+       hotplug_cfd(&hotplug_cfd_notifier, CPU_UP_PREPARE, cpu);
+       register_cpu_notifier(&hotplug_cfd_notifier);
+
+       return 0;
 }
+early_initcall(init_call_single_data);
 
-static void csd_flag_wait(struct call_single_data *data)
+/*
+ * csd_lock/csd_unlock used to serialize access to per-cpu csd resources
+ *
+ * For non-synchronous ipi calls the csd can still be in use by the
+ * previous function call. For multi-cpu calls its even more interesting
+ * as we'll have to ensure no other cpu is observing our csd.
+ */
+static void csd_lock_wait(struct call_single_data *data)
 {
-       /* Wait for response */
-       do {
-               /*
-                * We need to see the flags store in the IPI handler
-                */
-               smp_mb();
-               if (!(data->flags & CSD_FLAG_WAIT))
-                       break;
+       while (data->flags & CSD_FLAG_LOCK)
                cpu_relax();
-       } while (1);
+}
+
+static void csd_lock(struct call_single_data *data)
+{
+       csd_lock_wait(data);
+       data->flags = CSD_FLAG_LOCK;
+
+       /*
+        * prevent CPU from reordering the above assignment
+        * to ->flags with any subsequent assignments to other
+        * fields of the specified call_single_data structure:
+        */
+       smp_mb();
+}
+
+static void csd_unlock(struct call_single_data *data)
+{
+       WARN_ON(!(data->flags & CSD_FLAG_LOCK));
+
+       /*
+        * ensure we're all done before releasing data:
+        */
+       smp_mb();
+
+       data->flags &= ~CSD_FLAG_LOCK;
 }
 
 /*
- * Insert a previously allocated call_single_data element for execution
- * on the given CPU. data must already have ->func, ->info, and ->flags set.
+ * Insert a previously allocated call_single_data element
+ * for execution on the given CPU. data must already have
+ * ->func, ->info, and ->flags set.
  */
-static void generic_exec_single(int cpu, struct call_single_data *data)
+static
+void generic_exec_single(int cpu, struct call_single_data *data, int wait)
 {
        struct call_single_queue *dst = &per_cpu(call_single_queue, cpu);
-       int wait = data->flags & CSD_FLAG_WAIT, ipi;
        unsigned long flags;
+       int ipi;
 
-       spin_lock_irqsave(&dst->lock, flags);
+       raw_spin_lock_irqsave(&dst->lock, flags);
        ipi = list_empty(&dst->list);
        list_add_tail(&data->list, &dst->list);
-       spin_unlock_irqrestore(&dst->lock, flags);
+       raw_spin_unlock_irqrestore(&dst->lock, flags);
 
+       /*
+        * The list addition should be visible before sending the IPI
+        * handler locks the list to pull the entry off it because of
+        * normal cache coherency rules implied by spinlocks.
+        *
+        * If IPIs can go out of order to the cache coherency protocol
+        * in an architecture, sufficient synchronisation should be added
+        * to arch code to make it appear to obey cache coherency WRT
+        * locking and barrier primitives. Generic code isn't really
+        * equipped to do the right thing...
+        */
        if (ipi)
                arch_send_call_function_single_ipi(cpu);
 
        if (wait)
-               csd_flag_wait(data);
-}
-
-static void rcu_free_call_data(struct rcu_head *head)
-{
-       struct call_function_data *data;
-
-       data = container_of(head, struct call_function_data, rcu_head);
-
-       kfree(data);
+               csd_lock_wait(data);
 }
 
 /*
@@ -99,285 +174,347 @@ void generic_smp_call_function_interrupt(void)
        int cpu = get_cpu();
 
        /*
-        * It's ok to use list_for_each_rcu() here even though we may delete
-        * 'pos', since list_del_rcu() doesn't clear ->next
+        * Shouldn't receive this interrupt on a cpu that is not yet online.
         */
-       rcu_read_lock();
-       list_for_each_entry_rcu(data, &call_function_queue, csd.list) {
+       WARN_ON_ONCE(!cpu_online(cpu));
+
+       /*
+        * Ensure entry is visible on call_function_queue after we have
+        * entered the IPI. See comment in smp_call_function_many.
+        * If we don't have this, then we may miss an entry on the list
+        * and never get another IPI to process it.
+        */
+       smp_mb();
+
+       /*
+        * It's ok to use list_for_each_rcu() here even though we may
+        * delete 'pos', since list_del_rcu() doesn't clear ->next
+        */
+       list_for_each_entry_rcu(data, &call_function.queue, csd.list) {
                int refs;
 
-               if (!cpu_isset(cpu, data->cpumask))
+               if (!cpumask_test_and_clear_cpu(cpu, data->cpumask))
                        continue;
 
                data->csd.func(data->csd.info);
 
-               spin_lock(&data->lock);
-               cpu_clear(cpu, data->cpumask);
-               WARN_ON(data->refs == 0);
-               data->refs--;
-               refs = data->refs;
-               spin_unlock(&data->lock);
+               refs = atomic_dec_return(&data->refs);
+               WARN_ON(refs < 0);
+               if (!refs) {
+                       raw_spin_lock(&call_function.lock);
+                       list_del_rcu(&data->csd.list);
+                       raw_spin_unlock(&call_function.lock);
+               }
 
                if (refs)
                        continue;
 
-               spin_lock(&call_function_lock);
-               list_del_rcu(&data->csd.list);
-               spin_unlock(&call_function_lock);
-
-               if (data->csd.flags & CSD_FLAG_WAIT) {
-                       /*
-                        * serialize stores to data with the flag clear
-                        * and wakeup
-                        */
-                       smp_wmb();
-                       data->csd.flags &= ~CSD_FLAG_WAIT;
-               } else
-                       call_rcu(&data->rcu_head, rcu_free_call_data);
+               csd_unlock(&data->csd);
        }
-       rcu_read_unlock();
 
        put_cpu();
 }
 
 /*
- * Invoked by arch to handle an IPI for call function single. Must be called
- * from the arch with interrupts disabled.
+ * Invoked by arch to handle an IPI for call function single. Must be
+ * called from the arch with interrupts disabled.
  */
 void generic_smp_call_function_single_interrupt(void)
 {
        struct call_single_queue *q = &__get_cpu_var(call_single_queue);
+       unsigned int data_flags;
        LIST_HEAD(list);
 
        /*
-        * Need to see other stores to list head for checking whether
-        * list is empty without holding q->lock
+        * Shouldn't receive this interrupt on a cpu that is not yet online.
         */
-       smp_mb();
-       while (!list_empty(&q->list)) {
-               unsigned int data_flags;
-
-               spin_lock(&q->lock);
-               list_replace_init(&q->list, &list);
-               spin_unlock(&q->lock);
-
-               while (!list_empty(&list)) {
-                       struct call_single_data *data;
-
-                       data = list_entry(list.next, struct call_single_data,
-                                               list);
-                       list_del(&data->list);
-
-                       /*
-                        * 'data' can be invalid after this call if
-                        * flags == 0 (when called through
-                        * generic_exec_single(), so save them away before
-                        * making the call.
-                        */
-                       data_flags = data->flags;
-
-                       data->func(data->info);
-
-                       if (data_flags & CSD_FLAG_WAIT) {
-                               smp_wmb();
-                               data->flags &= ~CSD_FLAG_WAIT;
-                       } else if (data_flags & CSD_FLAG_ALLOC)
-                               kfree(data);
-               }
+       WARN_ON_ONCE(!cpu_online(smp_processor_id()));
+
+       raw_spin_lock(&q->lock);
+       list_replace_init(&q->list, &list);
+       raw_spin_unlock(&q->lock);
+
+       while (!list_empty(&list)) {
+               struct call_single_data *data;
+
+               data = list_entry(list.next, struct call_single_data, list);
+               list_del(&data->list);
+
                /*
-                * See comment on outer loop
+                * 'data' can be invalid after this call if flags == 0
+                * (when called through generic_exec_single()),
+                * so save them away before making the call:
                 */
-               smp_mb();
+               data_flags = data->flags;
+
+               data->func(data->info);
+
+               /*
+                * Unlocked CSDs are valid through generic_exec_single():
+                */
+               if (data_flags & CSD_FLAG_LOCK)
+                       csd_unlock(data);
        }
 }
 
+static DEFINE_PER_CPU(struct call_single_data, csd_data);
+
 /*
  * smp_call_function_single - Run a function on a specific CPU
  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
- * @retry: Unused
  * @wait: If true, wait until function has completed on other CPUs.
  *
- * Returns 0 on success, else a negative status code. Note that @wait
- * will be implicitly turned on in case of allocation failures, since
- * we fall back to on-stack allocation.
+ * Returns 0 on success, else a negative status code.
  */
 int smp_call_function_single(int cpu, void (*func) (void *info), void *info,
-                            int retry, int wait)
+                            int wait)
 {
-       struct call_single_data d;
+       struct call_single_data d = {
+               .flags = 0,
+       };
        unsigned long flags;
-       /* prevent preemption and reschedule on another processor */
-       int me = get_cpu();
+       int this_cpu;
+       int err = 0;
 
-       /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
-       WARN_ON(irqs_disabled());
+       /*
+        * prevent preemption and reschedule on another processor,
+        * as well as CPU removal
+        */
+       this_cpu = get_cpu();
 
-       if (cpu == me) {
+       /*
+        * Can deadlock when called with interrupts disabled.
+        * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
+        * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
+        * can't happen.
+        */
+       WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
+                    && !oops_in_progress);
+
+       if (cpu == this_cpu) {
                local_irq_save(flags);
                func(info);
                local_irq_restore(flags);
        } else {
-               struct call_single_data *data = NULL;
+               if ((unsigned)cpu < nr_cpu_ids && cpu_online(cpu)) {
+                       struct call_single_data *data = &d;
 
-               if (!wait) {
-                       data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_ATOMIC);
-                       if (data)
-                               data->flags = CSD_FLAG_ALLOC;
-               }
-               if (!data) {
-                       data = &d;
-                       data->flags = CSD_FLAG_WAIT;
-               }
+                       if (!wait)
+                               data = &__get_cpu_var(csd_data);
+
+                       csd_lock(data);
 
-               data->func = func;
-               data->info = info;
-               generic_exec_single(cpu, data);
+                       data->func = func;
+                       data->info = info;
+                       generic_exec_single(cpu, data, wait);
+               } else {
+                       err = -ENXIO;   /* CPU not online */
+               }
        }
 
        put_cpu();
-       return 0;
+
+       return err;
 }
 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_single);
 
+/*
+ * smp_call_function_any - Run a function on any of the given cpus
+ * @mask: The mask of cpus it can run on.
+ * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
+ * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
+ * @wait: If true, wait until function has completed.
+ *
+ * Returns 0 on success, else a negative status code (if no cpus were online).
+ * Note that @wait will be implicitly turned on in case of allocation failures,
+ * since we fall back to on-stack allocation.
+ *
+ * Selection preference:
+ *     1) current cpu if in @mask
+ *     2) any cpu of current node if in @mask
+ *     3) any other online cpu in @mask
+ */
+int smp_call_function_any(const struct cpumask *mask,
+                         void (*func)(void *info), void *info, int wait)
+{
+       unsigned int cpu;
+       const struct cpumask *nodemask;
+       int ret;
+
+       /* Try for same CPU (cheapest) */
+       cpu = get_cpu();
+       if (cpumask_test_cpu(cpu, mask))
+               goto call;
+
+       /* Try for same node. */
+       nodemask = cpumask_of_node(cpu);
+       for (cpu = cpumask_first_and(nodemask, mask); cpu < nr_cpu_ids;
+            cpu = cpumask_next_and(cpu, nodemask, mask)) {
+               if (cpu_online(cpu))
+                       goto call;
+       }
+
+       /* Any online will do: smp_call_function_single handles nr_cpu_ids. */
+       cpu = cpumask_any_and(mask, cpu_online_mask);
+call:
+       ret = smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
+       put_cpu();
+       return ret;
+}
+EXPORT_SYMBOL_GPL(smp_call_function_any);
+
 /**
  * __smp_call_function_single(): Run a function on another CPU
  * @cpu: The CPU to run on.
  * @data: Pre-allocated and setup data structure
  *
- * Like smp_call_function_single(), but allow caller to pass in a pre-allocated
- * data structure. Useful for embedding @data inside other structures, for
- * instance.
- *
+ * Like smp_call_function_single(), but allow caller to pass in a
+ * pre-allocated data structure. Useful for embedding @data inside
+ * other structures, for instance.
  */
-void __smp_call_function_single(int cpu, struct call_single_data *data)
+void __smp_call_function_single(int cpu, struct call_single_data *data,
+                               int wait)
 {
-       /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
-       WARN_ON((data->flags & CSD_FLAG_WAIT) && irqs_disabled());
+       csd_lock(data);
+
+       /*
+        * Can deadlock when called with interrupts disabled.
+        * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
+        * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
+        * can't happen.
+        */
+       WARN_ON_ONCE(cpu_online(smp_processor_id()) && wait && irqs_disabled()
+                    && !oops_in_progress);
 
-       generic_exec_single(cpu, data);
+       generic_exec_single(cpu, data, wait);
 }
 
 /**
- * smp_call_function_mask(): Run a function on a set of other CPUs.
- * @mask: The set of cpus to run on.
+ * smp_call_function_many(): Run a function on a set of other CPUs.
+ * @mask: The set of cpus to run on (only runs on online subset).
  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
- * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other CPUs.
+ * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
+ *        on other CPUs.
  *
- * Returns 0 on success, else a negative status code.
- *
- * If @wait is true, then returns once @func has returned. Note that @wait
- * will be implicitly turned on in case of allocation failures, since
- * we fall back to on-stack allocation.
+ * If @wait is true, then returns once @func has returned.
  *
  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler. Preemption
  * must be disabled when calling this function.
  */
-int smp_call_function_mask(cpumask_t mask, void (*func)(void *), void *info,
-                          int wait)
+void smp_call_function_many(const struct cpumask *mask,
+                           void (*func)(void *), void *info, bool wait)
 {
-       struct call_function_data d;
-       struct call_function_data *data = NULL;
-       cpumask_t allbutself;
+       struct call_function_data *data;
        unsigned long flags;
-       int cpu, num_cpus;
-
-       /* Can deadlock when called with interrupts disabled */
-       WARN_ON(irqs_disabled());
-
-       cpu = smp_processor_id();
-       allbutself = cpu_online_map;
-       cpu_clear(cpu, allbutself);
-       cpus_and(mask, mask, allbutself);
-       num_cpus = cpus_weight(mask);
+       int cpu, next_cpu, this_cpu = smp_processor_id();
 
        /*
-        * If zero CPUs, return. If just a single CPU, turn this request
-        * into a targetted single call instead since it's faster.
+        * Can deadlock when called with interrupts disabled.
+        * We allow cpu's that are not yet online though, as no one else can
+        * send smp call function interrupt to this cpu and as such deadlocks
+        * can't happen.
         */
-       if (!num_cpus)
-               return 0;
-       else if (num_cpus == 1) {
-               cpu = first_cpu(mask);
-               return smp_call_function_single(cpu, func, info, 0, wait);
+       WARN_ON_ONCE(cpu_online(this_cpu) && irqs_disabled()
+                    && !oops_in_progress);
+
+       /* So, what's a CPU they want? Ignoring this one. */
+       cpu = cpumask_first_and(mask, cpu_online_mask);
+       if (cpu == this_cpu)
+               cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
+
+       /* No online cpus?  We're done. */
+       if (cpu >= nr_cpu_ids)
+               return;
+
+       /* Do we have another CPU which isn't us? */
+       next_cpu = cpumask_next_and(cpu, mask, cpu_online_mask);
+       if (next_cpu == this_cpu)
+               next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, mask, cpu_online_mask);
+
+       /* Fastpath: do that cpu by itself. */
+       if (next_cpu >= nr_cpu_ids) {
+               smp_call_function_single(cpu, func, info, wait);
+               return;
        }
 
-       if (!wait) {
-               data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_ATOMIC);
-               if (data)
-                       data->csd.flags = CSD_FLAG_ALLOC;
-       }
-       if (!data) {
-               data = &d;
-               data->csd.flags = CSD_FLAG_WAIT;
-       }
+       data = &__get_cpu_var(cfd_data);
+       csd_lock(&data->csd);
 
-       spin_lock_init(&data->lock);
        data->csd.func = func;
        data->csd.info = info;
-       data->refs = num_cpus;
-       data->cpumask = mask;
+       cpumask_and(data->cpumask, mask, cpu_online_mask);
+       cpumask_clear_cpu(this_cpu, data->cpumask);
+       atomic_set(&data->refs, cpumask_weight(data->cpumask));
 
-       spin_lock_irqsave(&call_function_lock, flags);
-       list_add_tail_rcu(&data->csd.list, &call_function_queue);
-       spin_unlock_irqrestore(&call_function_lock, flags);
+       raw_spin_lock_irqsave(&call_function.lock, flags);
+       /*
+        * Place entry at the _HEAD_ of the list, so that any cpu still
+        * observing the entry in generic_smp_call_function_interrupt()
+        * will not miss any other list entries:
+        */
+       list_add_rcu(&data->csd.list, &call_function.queue);
+       raw_spin_unlock_irqrestore(&call_function.lock, flags);
+
+       /*
+        * Make the list addition visible before sending the ipi.
+        * (IPIs must obey or appear to obey normal Linux cache
+        * coherency rules -- see comment in generic_exec_single).
+        */
+       smp_mb();
 
        /* Send a message to all CPUs in the map */
-       arch_send_call_function_ipi(mask);
+       arch_send_call_function_ipi_mask(data->cpumask);
 
-       /* optionally wait for the CPUs to complete */
+       /* Optionally wait for the CPUs to complete */
        if (wait)
-               csd_flag_wait(&data->csd);
-
-       return 0;
+               csd_lock_wait(&data->csd);
 }
-EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_mask);
+EXPORT_SYMBOL(smp_call_function_many);
 
 /**
  * smp_call_function(): Run a function on all other CPUs.
  * @func: The function to run. This must be fast and non-blocking.
  * @info: An arbitrary pointer to pass to the function.
- * @natomic: Unused
- * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed on other CPUs.
+ * @wait: If true, wait (atomically) until function has completed
+ *        on other CPUs.
  *
- * Returns 0 on success, else a negative status code.
+ * Returns 0.
  *
  * If @wait is true, then returns once @func has returned; otherwise
- * it returns just before the target cpu calls @func. In case of allocation
- * failure, @wait will be implicitly turned on.
+ * it returns just before the target cpu calls @func.
  *
  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
  */
-int smp_call_function(void (*func)(void *), void *info, int natomic, int wait)
+int smp_call_function(void (*func)(void *), void *info, int wait)
 {
-       int ret;
-
        preempt_disable();
-       ret = smp_call_function_mask(cpu_online_map, func, info, wait);
+       smp_call_function_many(cpu_online_mask, func, info, wait);
        preempt_enable();
-       return ret;
+
+       return 0;
 }
 EXPORT_SYMBOL(smp_call_function);
 
 void ipi_call_lock(void)
 {
-       spin_lock(&call_function_lock);
+       raw_spin_lock(&call_function.lock);
 }
 
 void ipi_call_unlock(void)
 {
-       spin_unlock(&call_function_lock);
+       raw_spin_unlock(&call_function.lock);
 }
 
 void ipi_call_lock_irq(void)
 {
-       spin_lock_irq(&call_function_lock);
+       raw_spin_lock_irq(&call_function.lock);
 }
 
 void ipi_call_unlock_irq(void)
 {
-       spin_unlock_irq(&call_function_lock);
+       raw_spin_unlock_irq(&call_function.lock);
 }