rcu: add support for dynamic ticks and preempt rcu
[linux-2.6.git] / kernel / rcupreempt.c
1 /*
2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion, realtime implementation
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, 2006
19  *
20  * Authors: Paul E. McKenney <paulmck@us.ibm.com>
21  *              With thanks to Esben Nielsen, Bill Huey, and Ingo Molnar
22  *              for pushing me away from locks and towards counters, and
23  *              to Suparna Bhattacharya for pushing me completely away
24  *              from atomic instructions on the read side.
25  *
26  *  - Added handling of Dynamic Ticks
27  *      Copyright 2007 - Paul E. Mckenney <paulmck@us.ibm.com>
28  *                     - Steven Rostedt <srostedt@redhat.com>
29  *
30  * Papers:  http://www.rdrop.com/users/paulmck/RCU
31  *
32  * Design Document: http://lwn.net/Articles/253651/
33  *
34  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
35  *              Documentation/RCU/ *.txt
36  *
37  */
38 #include <linux/types.h>
39 #include <linux/kernel.h>
40 #include <linux/init.h>
41 #include <linux/spinlock.h>
42 #include <linux/smp.h>
43 #include <linux/rcupdate.h>
44 #include <linux/interrupt.h>
45 #include <linux/sched.h>
46 #include <asm/atomic.h>
47 #include <linux/bitops.h>
48 #include <linux/module.h>
49 #include <linux/completion.h>
50 #include <linux/moduleparam.h>
51 #include <linux/percpu.h>
52 #include <linux/notifier.h>
53 #include <linux/rcupdate.h>
54 #include <linux/cpu.h>
55 #include <linux/random.h>
56 #include <linux/delay.h>
57 #include <linux/byteorder/swabb.h>
58 #include <linux/cpumask.h>
59 #include <linux/rcupreempt_trace.h>
60
61 /*
62  * Macro that prevents the compiler from reordering accesses, but does
63  * absolutely -nothing- to prevent CPUs from reordering.  This is used
64  * only to mediate communication between mainline code and hardware
65  * interrupt and NMI handlers.
66  */
67 #define ACCESS_ONCE(x) (*(volatile typeof(x) *)&(x))
68
69 /*
70  * PREEMPT_RCU data structures.
71  */
72
73 /*
74  * GP_STAGES specifies the number of times the state machine has
75  * to go through the all the rcu_try_flip_states (see below)
76  * in a single Grace Period.
77  *
78  * GP in GP_STAGES stands for Grace Period ;)
79  */
80 #define GP_STAGES    2
81 struct rcu_data {
82         spinlock_t      lock;           /* Protect rcu_data fields. */
83         long            completed;      /* Number of last completed batch. */
84         int             waitlistcount;
85         struct tasklet_struct rcu_tasklet;
86         struct rcu_head *nextlist;
87         struct rcu_head **nexttail;
88         struct rcu_head *waitlist[GP_STAGES];
89         struct rcu_head **waittail[GP_STAGES];
90         struct rcu_head *donelist;
91         struct rcu_head **donetail;
92         long rcu_flipctr[2];
93 #ifdef CONFIG_RCU_TRACE
94         struct rcupreempt_trace trace;
95 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_TRACE */
96 };
97
98 /*
99  * States for rcu_try_flip() and friends.
100  */
101
102 enum rcu_try_flip_states {
103
104         /*
105          * Stay here if nothing is happening. Flip the counter if somthing
106          * starts happening. Denoted by "I"
107          */
108         rcu_try_flip_idle_state,
109
110         /*
111          * Wait here for all CPUs to notice that the counter has flipped. This
112          * prevents the old set of counters from ever being incremented once
113          * we leave this state, which in turn is necessary because we cannot
114          * test any individual counter for zero -- we can only check the sum.
115          * Denoted by "A".
116          */
117         rcu_try_flip_waitack_state,
118
119         /*
120          * Wait here for the sum of the old per-CPU counters to reach zero.
121          * Denoted by "Z".
122          */
123         rcu_try_flip_waitzero_state,
124
125         /*
126          * Wait here for each of the other CPUs to execute a memory barrier.
127          * This is necessary to ensure that these other CPUs really have
128          * completed executing their RCU read-side critical sections, despite
129          * their CPUs wildly reordering memory. Denoted by "M".
130          */
131         rcu_try_flip_waitmb_state,
132 };
133
134 struct rcu_ctrlblk {
135         spinlock_t      fliplock;       /* Protect state-machine transitions. */
136         long            completed;      /* Number of last completed batch. */
137         enum rcu_try_flip_states rcu_try_flip_state; /* The current state of
138                                                         the rcu state machine */
139 };
140
141 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_data);
142 static struct rcu_ctrlblk rcu_ctrlblk = {
143         .fliplock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(rcu_ctrlblk.fliplock),
144         .completed = 0,
145         .rcu_try_flip_state = rcu_try_flip_idle_state,
146 };
147
148
149 #ifdef CONFIG_RCU_TRACE
150 static char *rcu_try_flip_state_names[] =
151         { "idle", "waitack", "waitzero", "waitmb" };
152 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_TRACE */
153
154 static cpumask_t rcu_cpu_online_map __read_mostly = CPU_MASK_NONE;
155
156 /*
157  * Enum and per-CPU flag to determine when each CPU has seen
158  * the most recent counter flip.
159  */
160
161 enum rcu_flip_flag_values {
162         rcu_flip_seen,          /* Steady/initial state, last flip seen. */
163                                 /* Only GP detector can update. */
164         rcu_flipped             /* Flip just completed, need confirmation. */
165                                 /* Only corresponding CPU can update. */
166 };
167 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(enum rcu_flip_flag_values, rcu_flip_flag)
168                                                                 = rcu_flip_seen;
169
170 /*
171  * Enum and per-CPU flag to determine when each CPU has executed the
172  * needed memory barrier to fence in memory references from its last RCU
173  * read-side critical section in the just-completed grace period.
174  */
175
176 enum rcu_mb_flag_values {
177         rcu_mb_done,            /* Steady/initial state, no mb()s required. */
178                                 /* Only GP detector can update. */
179         rcu_mb_needed           /* Flip just completed, need an mb(). */
180                                 /* Only corresponding CPU can update. */
181 };
182 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(enum rcu_mb_flag_values, rcu_mb_flag)
183                                                                 = rcu_mb_done;
184
185 /*
186  * RCU_DATA_ME: find the current CPU's rcu_data structure.
187  * RCU_DATA_CPU: find the specified CPU's rcu_data structure.
188  */
189 #define RCU_DATA_ME()           (&__get_cpu_var(rcu_data))
190 #define RCU_DATA_CPU(cpu)       (&per_cpu(rcu_data, cpu))
191
192 /*
193  * Helper macro for tracing when the appropriate rcu_data is not
194  * cached in a local variable, but where the CPU number is so cached.
195  */
196 #define RCU_TRACE_CPU(f, cpu) RCU_TRACE(f, &(RCU_DATA_CPU(cpu)->trace));
197
198 /*
199  * Helper macro for tracing when the appropriate rcu_data is not
200  * cached in a local variable.
201  */
202 #define RCU_TRACE_ME(f) RCU_TRACE(f, &(RCU_DATA_ME()->trace));
203
204 /*
205  * Helper macro for tracing when the appropriate rcu_data is pointed
206  * to by a local variable.
207  */
208 #define RCU_TRACE_RDP(f, rdp) RCU_TRACE(f, &((rdp)->trace));
209
210 /*
211  * Return the number of RCU batches processed thus far.  Useful
212  * for debug and statistics.
213  */
214 long rcu_batches_completed(void)
215 {
216         return rcu_ctrlblk.completed;
217 }
218 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed);
219
220 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
221
222 void __rcu_read_lock(void)
223 {
224         int idx;
225         struct task_struct *t = current;
226         int nesting;
227
228         nesting = ACCESS_ONCE(t->rcu_read_lock_nesting);
229         if (nesting != 0) {
230
231                 /* An earlier rcu_read_lock() covers us, just count it. */
232
233                 t->rcu_read_lock_nesting = nesting + 1;
234
235         } else {
236                 unsigned long flags;
237
238                 /*
239                  * We disable interrupts for the following reasons:
240                  * - If we get scheduling clock interrupt here, and we
241                  *   end up acking the counter flip, it's like a promise
242                  *   that we will never increment the old counter again.
243                  *   Thus we will break that promise if that
244                  *   scheduling clock interrupt happens between the time
245                  *   we pick the .completed field and the time that we
246                  *   increment our counter.
247                  *
248                  * - We don't want to be preempted out here.
249                  *
250                  * NMIs can still occur, of course, and might themselves
251                  * contain rcu_read_lock().
252                  */
253
254                 local_irq_save(flags);
255
256                 /*
257                  * Outermost nesting of rcu_read_lock(), so increment
258                  * the current counter for the current CPU.  Use volatile
259                  * casts to prevent the compiler from reordering.
260                  */
261
262                 idx = ACCESS_ONCE(rcu_ctrlblk.completed) & 0x1;
263                 ACCESS_ONCE(RCU_DATA_ME()->rcu_flipctr[idx])++;
264
265                 /*
266                  * Now that the per-CPU counter has been incremented, we
267                  * are protected from races with rcu_read_lock() invoked
268                  * from NMI handlers on this CPU.  We can therefore safely
269                  * increment the nesting counter, relieving further NMIs
270                  * of the need to increment the per-CPU counter.
271                  */
272
273                 ACCESS_ONCE(t->rcu_read_lock_nesting) = nesting + 1;
274
275                 /*
276                  * Now that we have preventing any NMIs from storing
277                  * to the ->rcu_flipctr_idx, we can safely use it to
278                  * remember which counter to decrement in the matching
279                  * rcu_read_unlock().
280                  */
281
282                 ACCESS_ONCE(t->rcu_flipctr_idx) = idx;
283                 local_irq_restore(flags);
284         }
285 }
286 EXPORT_SYMBOL_GPL(__rcu_read_lock);
287
288 void __rcu_read_unlock(void)
289 {
290         int idx;
291         struct task_struct *t = current;
292         int nesting;
293
294         nesting = ACCESS_ONCE(t->rcu_read_lock_nesting);
295         if (nesting > 1) {
296
297                 /*
298                  * We are still protected by the enclosing rcu_read_lock(),
299                  * so simply decrement the counter.
300                  */
301
302                 t->rcu_read_lock_nesting = nesting - 1;
303
304         } else {
305                 unsigned long flags;
306
307                 /*
308                  * Disable local interrupts to prevent the grace-period
309                  * detection state machine from seeing us half-done.
310                  * NMIs can still occur, of course, and might themselves
311                  * contain rcu_read_lock() and rcu_read_unlock().
312                  */
313
314                 local_irq_save(flags);
315
316                 /*
317                  * Outermost nesting of rcu_read_unlock(), so we must
318                  * decrement the current counter for the current CPU.
319                  * This must be done carefully, because NMIs can
320                  * occur at any point in this code, and any rcu_read_lock()
321                  * and rcu_read_unlock() pairs in the NMI handlers
322                  * must interact non-destructively with this code.
323                  * Lots of volatile casts, and -very- careful ordering.
324                  *
325                  * Changes to this code, including this one, must be
326                  * inspected, validated, and tested extremely carefully!!!
327                  */
328
329                 /*
330                  * First, pick up the index.
331                  */
332
333                 idx = ACCESS_ONCE(t->rcu_flipctr_idx);
334
335                 /*
336                  * Now that we have fetched the counter index, it is
337                  * safe to decrement the per-task RCU nesting counter.
338                  * After this, any interrupts or NMIs will increment and
339                  * decrement the per-CPU counters.
340                  */
341                 ACCESS_ONCE(t->rcu_read_lock_nesting) = nesting - 1;
342
343                 /*
344                  * It is now safe to decrement this task's nesting count.
345                  * NMIs that occur after this statement will route their
346                  * rcu_read_lock() calls through this "else" clause, and
347                  * will thus start incrementing the per-CPU counter on
348                  * their own.  They will also clobber ->rcu_flipctr_idx,
349                  * but that is OK, since we have already fetched it.
350                  */
351
352                 ACCESS_ONCE(RCU_DATA_ME()->rcu_flipctr[idx])--;
353                 local_irq_restore(flags);
354         }
355 }
356 EXPORT_SYMBOL_GPL(__rcu_read_unlock);
357
358 /*
359  * If a global counter flip has occurred since the last time that we
360  * advanced callbacks, advance them.  Hardware interrupts must be
361  * disabled when calling this function.
362  */
363 static void __rcu_advance_callbacks(struct rcu_data *rdp)
364 {
365         int cpu;
366         int i;
367         int wlc = 0;
368
369         if (rdp->completed != rcu_ctrlblk.completed) {
370                 if (rdp->waitlist[GP_STAGES - 1] != NULL) {
371                         *rdp->donetail = rdp->waitlist[GP_STAGES - 1];
372                         rdp->donetail = rdp->waittail[GP_STAGES - 1];
373                         RCU_TRACE_RDP(rcupreempt_trace_move2done, rdp);
374                 }
375                 for (i = GP_STAGES - 2; i >= 0; i--) {
376                         if (rdp->waitlist[i] != NULL) {
377                                 rdp->waitlist[i + 1] = rdp->waitlist[i];
378                                 rdp->waittail[i + 1] = rdp->waittail[i];
379                                 wlc++;
380                         } else {
381                                 rdp->waitlist[i + 1] = NULL;
382                                 rdp->waittail[i + 1] =
383                                         &rdp->waitlist[i + 1];
384                         }
385                 }
386                 if (rdp->nextlist != NULL) {
387                         rdp->waitlist[0] = rdp->nextlist;
388                         rdp->waittail[0] = rdp->nexttail;
389                         wlc++;
390                         rdp->nextlist = NULL;
391                         rdp->nexttail = &rdp->nextlist;
392                         RCU_TRACE_RDP(rcupreempt_trace_move2wait, rdp);
393                 } else {
394                         rdp->waitlist[0] = NULL;
395                         rdp->waittail[0] = &rdp->waitlist[0];
396                 }
397                 rdp->waitlistcount = wlc;
398                 rdp->completed = rcu_ctrlblk.completed;
399         }
400
401         /*
402          * Check to see if this CPU needs to report that it has seen
403          * the most recent counter flip, thereby declaring that all
404          * subsequent rcu_read_lock() invocations will respect this flip.
405          */
406
407         cpu = raw_smp_processor_id();
408         if (per_cpu(rcu_flip_flag, cpu) == rcu_flipped) {
409                 smp_mb();  /* Subsequent counter accesses must see new value */
410                 per_cpu(rcu_flip_flag, cpu) = rcu_flip_seen;
411                 smp_mb();  /* Subsequent RCU read-side critical sections */
412                            /*  seen -after- acknowledgement. */
413         }
414 }
415
416 #ifdef CONFIG_NO_HZ
417
418 DEFINE_PER_CPU(long, dynticks_progress_counter) = 1;
419 static DEFINE_PER_CPU(long, rcu_dyntick_snapshot);
420 static DEFINE_PER_CPU(int, rcu_update_flag);
421
422 /**
423  * rcu_irq_enter - Called from Hard irq handlers and NMI/SMI.
424  *
425  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, this updates the
426  * dynticks_progress_counter to let the RCU handling know that the
427  * CPU is active.
428  */
429 void rcu_irq_enter(void)
430 {
431         int cpu = smp_processor_id();
432
433         if (per_cpu(rcu_update_flag, cpu))
434                 per_cpu(rcu_update_flag, cpu)++;
435
436         /*
437          * Only update if we are coming from a stopped ticks mode
438          * (dynticks_progress_counter is even).
439          */
440         if (!in_interrupt() &&
441             (per_cpu(dynticks_progress_counter, cpu) & 0x1) == 0) {
442                 /*
443                  * The following might seem like we could have a race
444                  * with NMI/SMIs. But this really isn't a problem.
445                  * Here we do a read/modify/write, and the race happens
446                  * when an NMI/SMI comes in after the read and before
447                  * the write. But NMI/SMIs will increment this counter
448                  * twice before returning, so the zero bit will not
449                  * be corrupted by the NMI/SMI which is the most important
450                  * part.
451                  *
452                  * The only thing is that we would bring back the counter
453                  * to a postion that it was in during the NMI/SMI.
454                  * But the zero bit would be set, so the rest of the
455                  * counter would again be ignored.
456                  *
457                  * On return from the IRQ, the counter may have the zero
458                  * bit be 0 and the counter the same as the return from
459                  * the NMI/SMI. If the state machine was so unlucky to
460                  * see that, it still doesn't matter, since all
461                  * RCU read-side critical sections on this CPU would
462                  * have already completed.
463                  */
464                 per_cpu(dynticks_progress_counter, cpu)++;
465                 /*
466                  * The following memory barrier ensures that any
467                  * rcu_read_lock() primitives in the irq handler
468                  * are seen by other CPUs to follow the above
469                  * increment to dynticks_progress_counter. This is
470                  * required in order for other CPUs to correctly
471                  * determine when it is safe to advance the RCU
472                  * grace-period state machine.
473                  */
474                 smp_mb(); /* see above block comment. */
475                 /*
476                  * Since we can't determine the dynamic tick mode from
477                  * the dynticks_progress_counter after this routine,
478                  * we use a second flag to acknowledge that we came
479                  * from an idle state with ticks stopped.
480                  */
481                 per_cpu(rcu_update_flag, cpu)++;
482                 /*
483                  * If we take an NMI/SMI now, they will also increment
484                  * the rcu_update_flag, and will not update the
485                  * dynticks_progress_counter on exit. That is for
486                  * this IRQ to do.
487                  */
488         }
489 }
490
491 /**
492  * rcu_irq_exit - Called from exiting Hard irq context.
493  *
494  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, update the
495  * dynticks_progress_counter to put let the RCU handling be
496  * aware that the CPU is going back to idle with no ticks.
497  */
498 void rcu_irq_exit(void)
499 {
500         int cpu = smp_processor_id();
501
502         /*
503          * rcu_update_flag is set if we interrupted the CPU
504          * when it was idle with ticks stopped.
505          * Once this occurs, we keep track of interrupt nesting
506          * because a NMI/SMI could also come in, and we still
507          * only want the IRQ that started the increment of the
508          * dynticks_progress_counter to be the one that modifies
509          * it on exit.
510          */
511         if (per_cpu(rcu_update_flag, cpu)) {
512                 if (--per_cpu(rcu_update_flag, cpu))
513                         return;
514
515                 /* This must match the interrupt nesting */
516                 WARN_ON(in_interrupt());
517
518                 /*
519                  * If an NMI/SMI happens now we are still
520                  * protected by the dynticks_progress_counter being odd.
521                  */
522
523                 /*
524                  * The following memory barrier ensures that any
525                  * rcu_read_unlock() primitives in the irq handler
526                  * are seen by other CPUs to preceed the following
527                  * increment to dynticks_progress_counter. This
528                  * is required in order for other CPUs to determine
529                  * when it is safe to advance the RCU grace-period
530                  * state machine.
531                  */
532                 smp_mb(); /* see above block comment. */
533                 per_cpu(dynticks_progress_counter, cpu)++;
534                 WARN_ON(per_cpu(dynticks_progress_counter, cpu) & 0x1);
535         }
536 }
537
538 static void dyntick_save_progress_counter(int cpu)
539 {
540         per_cpu(rcu_dyntick_snapshot, cpu) =
541                 per_cpu(dynticks_progress_counter, cpu);
542 }
543
544 static inline int
545 rcu_try_flip_waitack_needed(int cpu)
546 {
547         long curr;
548         long snap;
549
550         curr = per_cpu(dynticks_progress_counter, cpu);
551         snap = per_cpu(rcu_dyntick_snapshot, cpu);
552         smp_mb(); /* force ordering with cpu entering/leaving dynticks. */
553
554         /*
555          * If the CPU remained in dynticks mode for the entire time
556          * and didn't take any interrupts, NMIs, SMIs, or whatever,
557          * then it cannot be in the middle of an rcu_read_lock(), so
558          * the next rcu_read_lock() it executes must use the new value
559          * of the counter.  So we can safely pretend that this CPU
560          * already acknowledged the counter.
561          */
562
563         if ((curr == snap) && ((curr & 0x1) == 0))
564                 return 0;
565
566         /*
567          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
568          * no active irq handlers, then, as above, we can safely pretend
569          * that this CPU already acknowledged the counter.
570          */
571
572         if ((curr - snap) > 2 || (snap & 0x1) == 0)
573                 return 0;
574
575         /* We need this CPU to explicitly acknowledge the counter flip. */
576
577         return 1;
578 }
579
580 static inline int
581 rcu_try_flip_waitmb_needed(int cpu)
582 {
583         long curr;
584         long snap;
585
586         curr = per_cpu(dynticks_progress_counter, cpu);
587         snap = per_cpu(rcu_dyntick_snapshot, cpu);
588         smp_mb(); /* force ordering with cpu entering/leaving dynticks. */
589
590         /*
591          * If the CPU remained in dynticks mode for the entire time
592          * and didn't take any interrupts, NMIs, SMIs, or whatever,
593          * then it cannot have executed an RCU read-side critical section
594          * during that time, so there is no need for it to execute a
595          * memory barrier.
596          */
597
598         if ((curr == snap) && ((curr & 0x1) == 0))
599                 return 0;
600
601         /*
602          * If the CPU either entered or exited an outermost interrupt,
603          * SMI, NMI, or whatever handler, then we know that it executed
604          * a memory barrier when doing so.  So we don't need another one.
605          */
606         if (curr != snap)
607                 return 0;
608
609         /* We need the CPU to execute a memory barrier. */
610
611         return 1;
612 }
613
614 #else /* !CONFIG_NO_HZ */
615
616 # define dyntick_save_progress_counter(cpu)     do { } while (0)
617 # define rcu_try_flip_waitack_needed(cpu)       (1)
618 # define rcu_try_flip_waitmb_needed(cpu)        (1)
619
620 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
621
622 /*
623  * Get here when RCU is idle.  Decide whether we need to
624  * move out of idle state, and return non-zero if so.
625  * "Straightforward" approach for the moment, might later
626  * use callback-list lengths, grace-period duration, or
627  * some such to determine when to exit idle state.
628  * Might also need a pre-idle test that does not acquire
629  * the lock, but let's get the simple case working first...
630  */
631
632 static int
633 rcu_try_flip_idle(void)
634 {
635         int cpu;
636
637         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_i1);
638         if (!rcu_pending(smp_processor_id())) {
639                 RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_ie1);
640                 return 0;
641         }
642
643         /*
644          * Do the flip.
645          */
646
647         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_g1);
648         rcu_ctrlblk.completed++;  /* stands in for rcu_try_flip_g2 */
649
650         /*
651          * Need a memory barrier so that other CPUs see the new
652          * counter value before they see the subsequent change of all
653          * the rcu_flip_flag instances to rcu_flipped.
654          */
655
656         smp_mb();       /* see above block comment. */
657
658         /* Now ask each CPU for acknowledgement of the flip. */
659
660         for_each_cpu_mask(cpu, rcu_cpu_online_map) {
661                 per_cpu(rcu_flip_flag, cpu) = rcu_flipped;
662                 dyntick_save_progress_counter(cpu);
663         }
664
665         return 1;
666 }
667
668 /*
669  * Wait for CPUs to acknowledge the flip.
670  */
671
672 static int
673 rcu_try_flip_waitack(void)
674 {
675         int cpu;
676
677         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_a1);
678         for_each_cpu_mask(cpu, rcu_cpu_online_map)
679                 if (rcu_try_flip_waitack_needed(cpu) &&
680                     per_cpu(rcu_flip_flag, cpu) != rcu_flip_seen) {
681                         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_ae1);
682                         return 0;
683                 }
684
685         /*
686          * Make sure our checks above don't bleed into subsequent
687          * waiting for the sum of the counters to reach zero.
688          */
689
690         smp_mb();       /* see above block comment. */
691         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_a2);
692         return 1;
693 }
694
695 /*
696  * Wait for collective ``last'' counter to reach zero,
697  * then tell all CPUs to do an end-of-grace-period memory barrier.
698  */
699
700 static int
701 rcu_try_flip_waitzero(void)
702 {
703         int cpu;
704         int lastidx = !(rcu_ctrlblk.completed & 0x1);
705         int sum = 0;
706
707         /* Check to see if the sum of the "last" counters is zero. */
708
709         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_z1);
710         for_each_cpu_mask(cpu, rcu_cpu_online_map)
711                 sum += RCU_DATA_CPU(cpu)->rcu_flipctr[lastidx];
712         if (sum != 0) {
713                 RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_ze1);
714                 return 0;
715         }
716
717         /*
718          * This ensures that the other CPUs see the call for
719          * memory barriers -after- the sum to zero has been
720          * detected here
721          */
722         smp_mb();  /*  ^^^^^^^^^^^^ */
723
724         /* Call for a memory barrier from each CPU. */
725         for_each_cpu_mask(cpu, rcu_cpu_online_map) {
726                 per_cpu(rcu_mb_flag, cpu) = rcu_mb_needed;
727                 dyntick_save_progress_counter(cpu);
728         }
729
730         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_z2);
731         return 1;
732 }
733
734 /*
735  * Wait for all CPUs to do their end-of-grace-period memory barrier.
736  * Return 0 once all CPUs have done so.
737  */
738
739 static int
740 rcu_try_flip_waitmb(void)
741 {
742         int cpu;
743
744         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_m1);
745         for_each_cpu_mask(cpu, rcu_cpu_online_map)
746                 if (rcu_try_flip_waitmb_needed(cpu) &&
747                     per_cpu(rcu_mb_flag, cpu) != rcu_mb_done) {
748                         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_me1);
749                         return 0;
750                 }
751
752         smp_mb(); /* Ensure that the above checks precede any following flip. */
753         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_m2);
754         return 1;
755 }
756
757 /*
758  * Attempt a single flip of the counters.  Remember, a single flip does
759  * -not- constitute a grace period.  Instead, the interval between
760  * at least GP_STAGES consecutive flips is a grace period.
761  *
762  * If anyone is nuts enough to run this CONFIG_PREEMPT_RCU implementation
763  * on a large SMP, they might want to use a hierarchical organization of
764  * the per-CPU-counter pairs.
765  */
766 static void rcu_try_flip(void)
767 {
768         unsigned long flags;
769
770         RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_1);
771         if (unlikely(!spin_trylock_irqsave(&rcu_ctrlblk.fliplock, flags))) {
772                 RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_try_flip_e1);
773                 return;
774         }
775
776         /*
777          * Take the next transition(s) through the RCU grace-period
778          * flip-counter state machine.
779          */
780
781         switch (rcu_ctrlblk.rcu_try_flip_state) {
782         case rcu_try_flip_idle_state:
783                 if (rcu_try_flip_idle())
784                         rcu_ctrlblk.rcu_try_flip_state =
785                                 rcu_try_flip_waitack_state;
786                 break;
787         case rcu_try_flip_waitack_state:
788                 if (rcu_try_flip_waitack())
789                         rcu_ctrlblk.rcu_try_flip_state =
790                                 rcu_try_flip_waitzero_state;
791                 break;
792         case rcu_try_flip_waitzero_state:
793                 if (rcu_try_flip_waitzero())
794                         rcu_ctrlblk.rcu_try_flip_state =
795                                 rcu_try_flip_waitmb_state;
796                 break;
797         case rcu_try_flip_waitmb_state:
798                 if (rcu_try_flip_waitmb())
799                         rcu_ctrlblk.rcu_try_flip_state =
800                                 rcu_try_flip_idle_state;
801         }
802         spin_unlock_irqrestore(&rcu_ctrlblk.fliplock, flags);
803 }
804
805 /*
806  * Check to see if this CPU needs to do a memory barrier in order to
807  * ensure that any prior RCU read-side critical sections have committed
808  * their counter manipulations and critical-section memory references
809  * before declaring the grace period to be completed.
810  */
811 static void rcu_check_mb(int cpu)
812 {
813         if (per_cpu(rcu_mb_flag, cpu) == rcu_mb_needed) {
814                 smp_mb();  /* Ensure RCU read-side accesses are visible. */
815                 per_cpu(rcu_mb_flag, cpu) = rcu_mb_done;
816         }
817 }
818
819 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
820 {
821         unsigned long flags;
822         struct rcu_data *rdp = RCU_DATA_CPU(cpu);
823
824         rcu_check_mb(cpu);
825         if (rcu_ctrlblk.completed == rdp->completed)
826                 rcu_try_flip();
827         spin_lock_irqsave(&rdp->lock, flags);
828         RCU_TRACE_RDP(rcupreempt_trace_check_callbacks, rdp);
829         __rcu_advance_callbacks(rdp);
830         if (rdp->donelist == NULL) {
831                 spin_unlock_irqrestore(&rdp->lock, flags);
832         } else {
833                 spin_unlock_irqrestore(&rdp->lock, flags);
834                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
835         }
836 }
837
838 /*
839  * Needed by dynticks, to make sure all RCU processing has finished
840  * when we go idle:
841  */
842 void rcu_advance_callbacks(int cpu, int user)
843 {
844         unsigned long flags;
845         struct rcu_data *rdp = RCU_DATA_CPU(cpu);
846
847         if (rcu_ctrlblk.completed == rdp->completed) {
848                 rcu_try_flip();
849                 if (rcu_ctrlblk.completed == rdp->completed)
850                         return;
851         }
852         spin_lock_irqsave(&rdp->lock, flags);
853         RCU_TRACE_RDP(rcupreempt_trace_check_callbacks, rdp);
854         __rcu_advance_callbacks(rdp);
855         spin_unlock_irqrestore(&rdp->lock, flags);
856 }
857
858 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
859 #define rcu_offline_cpu_enqueue(srclist, srctail, dstlist, dsttail) do { \
860                 *dsttail = srclist; \
861                 if (srclist != NULL) { \
862                         dsttail = srctail; \
863                         srclist = NULL; \
864                         srctail = &srclist;\
865                 } \
866         } while (0)
867
868 void rcu_offline_cpu(int cpu)
869 {
870         int i;
871         struct rcu_head *list = NULL;
872         unsigned long flags;
873         struct rcu_data *rdp = RCU_DATA_CPU(cpu);
874         struct rcu_head **tail = &list;
875
876         /*
877          * Remove all callbacks from the newly dead CPU, retaining order.
878          * Otherwise rcu_barrier() will fail
879          */
880
881         spin_lock_irqsave(&rdp->lock, flags);
882         rcu_offline_cpu_enqueue(rdp->donelist, rdp->donetail, list, tail);
883         for (i = GP_STAGES - 1; i >= 0; i--)
884                 rcu_offline_cpu_enqueue(rdp->waitlist[i], rdp->waittail[i],
885                                                 list, tail);
886         rcu_offline_cpu_enqueue(rdp->nextlist, rdp->nexttail, list, tail);
887         spin_unlock_irqrestore(&rdp->lock, flags);
888         rdp->waitlistcount = 0;
889
890         /* Disengage the newly dead CPU from the grace-period computation. */
891
892         spin_lock_irqsave(&rcu_ctrlblk.fliplock, flags);
893         rcu_check_mb(cpu);
894         if (per_cpu(rcu_flip_flag, cpu) == rcu_flipped) {
895                 smp_mb();  /* Subsequent counter accesses must see new value */
896                 per_cpu(rcu_flip_flag, cpu) = rcu_flip_seen;
897                 smp_mb();  /* Subsequent RCU read-side critical sections */
898                            /*  seen -after- acknowledgement. */
899         }
900
901         RCU_DATA_ME()->rcu_flipctr[0] += RCU_DATA_CPU(cpu)->rcu_flipctr[0];
902         RCU_DATA_ME()->rcu_flipctr[1] += RCU_DATA_CPU(cpu)->rcu_flipctr[1];
903
904         RCU_DATA_CPU(cpu)->rcu_flipctr[0] = 0;
905         RCU_DATA_CPU(cpu)->rcu_flipctr[1] = 0;
906
907         cpu_clear(cpu, rcu_cpu_online_map);
908
909         spin_unlock_irqrestore(&rcu_ctrlblk.fliplock, flags);
910
911         /*
912          * Place the removed callbacks on the current CPU's queue.
913          * Make them all start a new grace period: simple approach,
914          * in theory could starve a given set of callbacks, but
915          * you would need to be doing some serious CPU hotplugging
916          * to make this happen.  If this becomes a problem, adding
917          * a synchronize_rcu() to the hotplug path would be a simple
918          * fix.
919          */
920
921         rdp = RCU_DATA_ME();
922         spin_lock_irqsave(&rdp->lock, flags);
923         *rdp->nexttail = list;
924         if (list)
925                 rdp->nexttail = tail;
926         spin_unlock_irqrestore(&rdp->lock, flags);
927 }
928
929 void __devinit rcu_online_cpu(int cpu)
930 {
931         unsigned long flags;
932
933         spin_lock_irqsave(&rcu_ctrlblk.fliplock, flags);
934         cpu_set(cpu, rcu_cpu_online_map);
935         spin_unlock_irqrestore(&rcu_ctrlblk.fliplock, flags);
936 }
937
938 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
939
940 void rcu_offline_cpu(int cpu)
941 {
942 }
943
944 void __devinit rcu_online_cpu(int cpu)
945 {
946 }
947
948 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
949
950 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
951 {
952         unsigned long flags;
953         struct rcu_head *next, *list;
954         struct rcu_data *rdp = RCU_DATA_ME();
955
956         spin_lock_irqsave(&rdp->lock, flags);
957         list = rdp->donelist;
958         if (list == NULL) {
959                 spin_unlock_irqrestore(&rdp->lock, flags);
960                 return;
961         }
962         rdp->donelist = NULL;
963         rdp->donetail = &rdp->donelist;
964         RCU_TRACE_RDP(rcupreempt_trace_done_remove, rdp);
965         spin_unlock_irqrestore(&rdp->lock, flags);
966         while (list) {
967                 next = list->next;
968                 list->func(list);
969                 list = next;
970                 RCU_TRACE_ME(rcupreempt_trace_invoke);
971         }
972 }
973
974 void call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
975 {
976         unsigned long flags;
977         struct rcu_data *rdp;
978
979         head->func = func;
980         head->next = NULL;
981         local_irq_save(flags);
982         rdp = RCU_DATA_ME();
983         spin_lock(&rdp->lock);
984         __rcu_advance_callbacks(rdp);
985         *rdp->nexttail = head;
986         rdp->nexttail = &head->next;
987         RCU_TRACE_RDP(rcupreempt_trace_next_add, rdp);
988         spin_unlock(&rdp->lock);
989         local_irq_restore(flags);
990 }
991 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu);
992
993 /*
994  * Wait until all currently running preempt_disable() code segments
995  * (including hardware-irq-disable segments) complete.  Note that
996  * in -rt this does -not- necessarily result in all currently executing
997  * interrupt -handlers- having completed.
998  */
999 void __synchronize_sched(void)
1000 {
1001         cpumask_t oldmask;
1002         int cpu;
1003
1004         if (sched_getaffinity(0, &oldmask) < 0)
1005                 oldmask = cpu_possible_map;
1006         for_each_online_cpu(cpu) {
1007                 sched_setaffinity(0, cpumask_of_cpu(cpu));
1008                 schedule();
1009         }
1010         sched_setaffinity(0, oldmask);
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL_GPL(__synchronize_sched);
1013
1014 /*
1015  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
1016  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
1017  * 1 if so.  Assumes that notifiers would take care of handling any
1018  * outstanding requests from the RCU core.
1019  *
1020  * This function is part of the RCU implementation; it is -not-
1021  * an exported member of the RCU API.
1022  */
1023 int rcu_needs_cpu(int cpu)
1024 {
1025         struct rcu_data *rdp = RCU_DATA_CPU(cpu);
1026
1027         return (rdp->donelist != NULL ||
1028                 !!rdp->waitlistcount ||
1029                 rdp->nextlist != NULL);
1030 }
1031
1032 int rcu_pending(int cpu)
1033 {
1034         struct rcu_data *rdp = RCU_DATA_CPU(cpu);
1035
1036         /* The CPU has at least one callback queued somewhere. */
1037
1038         if (rdp->donelist != NULL ||
1039             !!rdp->waitlistcount ||
1040             rdp->nextlist != NULL)
1041                 return 1;
1042
1043         /* The RCU core needs an acknowledgement from this CPU. */
1044
1045         if ((per_cpu(rcu_flip_flag, cpu) == rcu_flipped) ||
1046             (per_cpu(rcu_mb_flag, cpu) == rcu_mb_needed))
1047                 return 1;
1048
1049         /* This CPU has fallen behind the global grace-period number. */
1050
1051         if (rdp->completed != rcu_ctrlblk.completed)
1052                 return 1;
1053
1054         /* Nothing needed from this CPU. */
1055
1056         return 0;
1057 }
1058
1059 static int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1060                                 unsigned long action, void *hcpu)
1061 {
1062         long cpu = (long)hcpu;
1063
1064         switch (action) {
1065         case CPU_UP_PREPARE:
1066         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1067                 rcu_online_cpu(cpu);
1068                 break;
1069         case CPU_UP_CANCELED:
1070         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1071         case CPU_DEAD:
1072         case CPU_DEAD_FROZEN:
1073                 rcu_offline_cpu(cpu);
1074                 break;
1075         default:
1076                 break;
1077         }
1078         return NOTIFY_OK;
1079 }
1080
1081 static struct notifier_block __cpuinitdata rcu_nb = {
1082         .notifier_call = rcu_cpu_notify,
1083 };
1084
1085 void __init __rcu_init(void)
1086 {
1087         int cpu;
1088         int i;
1089         struct rcu_data *rdp;
1090
1091         printk(KERN_NOTICE "Preemptible RCU implementation.\n");
1092         for_each_possible_cpu(cpu) {
1093                 rdp = RCU_DATA_CPU(cpu);
1094                 spin_lock_init(&rdp->lock);
1095                 rdp->completed = 0;
1096                 rdp->waitlistcount = 0;
1097                 rdp->nextlist = NULL;
1098                 rdp->nexttail = &rdp->nextlist;
1099                 for (i = 0; i < GP_STAGES; i++) {
1100                         rdp->waitlist[i] = NULL;
1101                         rdp->waittail[i] = &rdp->waitlist[i];
1102                 }
1103                 rdp->donelist = NULL;
1104                 rdp->donetail = &rdp->donelist;
1105                 rdp->rcu_flipctr[0] = 0;
1106                 rdp->rcu_flipctr[1] = 0;
1107         }
1108         register_cpu_notifier(&rcu_nb);
1109
1110         /*
1111          * We don't need protection against CPU-Hotplug here
1112          * since
1113          * a) If a CPU comes online while we are iterating over the
1114          *    cpu_online_map below, we would only end up making a
1115          *    duplicate call to rcu_online_cpu() which sets the corresponding
1116          *    CPU's mask in the rcu_cpu_online_map.
1117          *
1118          * b) A CPU cannot go offline at this point in time since the user
1119          *    does not have access to the sysfs interface, nor do we
1120          *    suspend the system.
1121          */
1122         for_each_online_cpu(cpu)
1123                 rcu_cpu_notify(&rcu_nb, CPU_UP_PREPARE, (void *)(long) cpu);
1124
1125         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks, NULL);
1126 }
1127
1128 /*
1129  * Deprecated, use synchronize_rcu() or synchronize_sched() instead.
1130  */
1131 void synchronize_kernel(void)
1132 {
1133         synchronize_rcu();
1134 }
1135
1136 #ifdef CONFIG_RCU_TRACE
1137 long *rcupreempt_flipctr(int cpu)
1138 {
1139         return &RCU_DATA_CPU(cpu)->rcu_flipctr[0];
1140 }
1141 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcupreempt_flipctr);
1142
1143 int rcupreempt_flip_flag(int cpu)
1144 {
1145         return per_cpu(rcu_flip_flag, cpu);
1146 }
1147 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcupreempt_flip_flag);
1148
1149 int rcupreempt_mb_flag(int cpu)
1150 {
1151         return per_cpu(rcu_mb_flag, cpu);
1152 }
1153 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcupreempt_mb_flag);
1154
1155 char *rcupreempt_try_flip_state_name(void)
1156 {
1157         return rcu_try_flip_state_names[rcu_ctrlblk.rcu_try_flip_state];
1158 }
1159 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcupreempt_try_flip_state_name);
1160
1161 struct rcupreempt_trace *rcupreempt_trace_cpu(int cpu)
1162 {
1163         struct rcu_data *rdp = RCU_DATA_CPU(cpu);
1164
1165         return &rdp->trace;
1166 }
1167 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcupreempt_trace_cpu);
1168
1169 #endif /* #ifdef RCU_TRACE */