b2fd602a6f6f0433553a36a79e3a24172a8a2a2f
[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 <asm/atomic.h>
39 #include <linux/bitops.h>
40 #include <linux/module.h>
41 #include <linux/completion.h>
42 #include <linux/moduleparam.h>
43 #include <linux/percpu.h>
44 #include <linux/notifier.h>
45 #include <linux/cpu.h>
46 #include <linux/mutex.h>
47 #include <linux/time.h>
48
49 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
50 static struct lock_class_key rcu_lock_key;
51 struct lockdep_map rcu_lock_map =
52         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("rcu_read_lock", &rcu_lock_key);
53 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_lock_map);
54 #endif
55
56 /* Data structures. */
57
58 #define RCU_STATE_INITIALIZER(name) { \
59         .level = { &name.node[0] }, \
60         .levelcnt = { \
61                 NUM_RCU_LVL_0,  /* root of hierarchy. */ \
62                 NUM_RCU_LVL_1, \
63                 NUM_RCU_LVL_2, \
64                 NUM_RCU_LVL_3, /* == MAX_RCU_LVLS */ \
65         }, \
66         .signaled = RCU_SIGNAL_INIT, \
67         .gpnum = -300, \
68         .completed = -300, \
69         .onofflock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.onofflock), \
70         .fqslock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.fqslock), \
71         .n_force_qs = 0, \
72         .n_force_qs_ngp = 0, \
73 }
74
75 struct rcu_state rcu_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_state);
76 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_data);
77
78 struct rcu_state rcu_bh_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh_state);
79 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data);
80
81 #ifdef CONFIG_NO_HZ
82 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
83         .dynticks_nesting = 1,
84         .dynticks = 1,
85 };
86 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
87
88 static int blimit = 10;         /* Maximum callbacks per softirq. */
89 static int qhimark = 10000;     /* If this many pending, ignore blimit. */
90 static int qlowmark = 100;      /* Once only this many pending, use blimit. */
91
92 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed);
93
94 /*
95  * Return the number of RCU batches processed thus far for debug & stats.
96  */
97 long rcu_batches_completed(void)
98 {
99         return rcu_state.completed;
100 }
101 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed);
102
103 /*
104  * Return the number of RCU BH batches processed thus far for debug & stats.
105  */
106 long rcu_batches_completed_bh(void)
107 {
108         return rcu_bh_state.completed;
109 }
110 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
111
112 /*
113  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
114  */
115 static int
116 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
117 {
118         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
119 }
120
121 /*
122  * Does the current CPU require a yet-as-unscheduled grace period?
123  */
124 static int
125 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
126 {
127         /* ACCESS_ONCE() because we are accessing outside of lock. */
128         return *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] &&
129                ACCESS_ONCE(rsp->completed) == ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
130 }
131
132 /*
133  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
134  */
135 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
136 {
137         return &rsp->node[0];
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_SMP
141
142 /*
143  * If the specified CPU is offline, tell the caller that it is in
144  * a quiescent state.  Otherwise, whack it with a reschedule IPI.
145  * Grace periods can end up waiting on an offline CPU when that
146  * CPU is in the process of coming online -- it will be added to the
147  * rcu_node bitmasks before it actually makes it online.  The same thing
148  * can happen while a CPU is in the process of coming online.  Because this
149  * race is quite rare, we check for it after detecting that the grace
150  * period has been delayed rather than checking each and every CPU
151  * each and every time we start a new grace period.
152  */
153 static int rcu_implicit_offline_qs(struct rcu_data *rdp)
154 {
155         /*
156          * If the CPU is offline, it is in a quiescent state.  We can
157          * trust its state not to change because interrupts are disabled.
158          */
159         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
160                 rdp->offline_fqs++;
161                 return 1;
162         }
163
164         /* The CPU is online, so send it a reschedule IPI. */
165         if (rdp->cpu != smp_processor_id())
166                 smp_send_reschedule(rdp->cpu);
167         else
168                 set_need_resched();
169         rdp->resched_ipi++;
170         return 0;
171 }
172
173 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
174
175 #ifdef CONFIG_NO_HZ
176 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(rcu_rs, 10 * HZ, 5);
177
178 /**
179  * rcu_enter_nohz - inform RCU that current CPU is entering nohz
180  *
181  * Enter nohz mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
182  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
183  * critical sections can occur in irq handlers in nohz mode, a possibility
184  * handled by rcu_irq_enter() and rcu_irq_exit()).
185  */
186 void rcu_enter_nohz(void)
187 {
188         unsigned long flags;
189         struct rcu_dynticks *rdtp;
190
191         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
192         local_irq_save(flags);
193         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
194         rdtp->dynticks++;
195         rdtp->dynticks_nesting--;
196         WARN_ON_RATELIMIT(rdtp->dynticks & 0x1, &rcu_rs);
197         local_irq_restore(flags);
198 }
199
200 /*
201  * rcu_exit_nohz - inform RCU that current CPU is leaving nohz
202  *
203  * Exit nohz mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
204  * read-side critical sections normally occur.
205  */
206 void rcu_exit_nohz(void)
207 {
208         unsigned long flags;
209         struct rcu_dynticks *rdtp;
210
211         local_irq_save(flags);
212         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
213         rdtp->dynticks++;
214         rdtp->dynticks_nesting++;
215         WARN_ON_RATELIMIT(!(rdtp->dynticks & 0x1), &rcu_rs);
216         local_irq_restore(flags);
217         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
218 }
219
220 /**
221  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
222  *
223  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
224  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
225  * RCU grace-period handling know that the CPU is active.
226  */
227 void rcu_nmi_enter(void)
228 {
229         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
230
231         if (rdtp->dynticks & 0x1)
232                 return;
233         rdtp->dynticks_nmi++;
234         WARN_ON_RATELIMIT(!(rdtp->dynticks_nmi & 0x1), &rcu_rs);
235         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
236 }
237
238 /**
239  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
240  *
241  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
242  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
243  * RCU grace-period handling know that the CPU is no longer active.
244  */
245 void rcu_nmi_exit(void)
246 {
247         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
248
249         if (rdtp->dynticks & 0x1)
250                 return;
251         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
252         rdtp->dynticks_nmi++;
253         WARN_ON_RATELIMIT(rdtp->dynticks_nmi & 0x1, &rcu_rs);
254 }
255
256 /**
257  * rcu_irq_enter - inform RCU of entry to hard irq context
258  *
259  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, this updates the
260  * rdtp->dynticks to let the RCU handling know that the CPU is active.
261  */
262 void rcu_irq_enter(void)
263 {
264         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
265
266         if (rdtp->dynticks_nesting++)
267                 return;
268         rdtp->dynticks++;
269         WARN_ON_RATELIMIT(!(rdtp->dynticks & 0x1), &rcu_rs);
270         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
271 }
272
273 /**
274  * rcu_irq_exit - inform RCU of exit from hard irq context
275  *
276  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, update the rdp->dynticks
277  * to put let the RCU handling be aware that the CPU is going back to idle
278  * with no ticks.
279  */
280 void rcu_irq_exit(void)
281 {
282         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
283
284         if (--rdtp->dynticks_nesting)
285                 return;
286         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
287         rdtp->dynticks++;
288         WARN_ON_RATELIMIT(rdtp->dynticks & 0x1, &rcu_rs);
289
290         /* If the interrupt queued a callback, get out of dyntick mode. */
291         if (__get_cpu_var(rcu_data).nxtlist ||
292             __get_cpu_var(rcu_bh_data).nxtlist)
293                 set_need_resched();
294 }
295
296 /*
297  * Record the specified "completed" value, which is later used to validate
298  * dynticks counter manipulations.  Specify "rsp->completed - 1" to
299  * unconditionally invalidate any future dynticks manipulations (which is
300  * useful at the beginning of a grace period).
301  */
302 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
303 {
304         rsp->dynticks_completed = comp;
305 }
306
307 #ifdef CONFIG_SMP
308
309 /*
310  * Recall the previously recorded value of the completion for dynticks.
311  */
312 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
313 {
314         return rsp->dynticks_completed;
315 }
316
317 /*
318  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
319  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
320  * is already in a quiescent state courtesy of dynticks idle mode.
321  */
322 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
323 {
324         int ret;
325         int snap;
326         int snap_nmi;
327
328         snap = rdp->dynticks->dynticks;
329         snap_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
330         smp_mb();       /* Order sampling of snap with end of grace period. */
331         rdp->dynticks_snap = snap;
332         rdp->dynticks_nmi_snap = snap_nmi;
333         ret = ((snap & 0x1) == 0) && ((snap_nmi & 0x1) == 0);
334         if (ret)
335                 rdp->dynticks_fqs++;
336         return ret;
337 }
338
339 /*
340  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
341  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
342  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
343  * for this same CPU.
344  */
345 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
346 {
347         long curr;
348         long curr_nmi;
349         long snap;
350         long snap_nmi;
351
352         curr = rdp->dynticks->dynticks;
353         snap = rdp->dynticks_snap;
354         curr_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
355         snap_nmi = rdp->dynticks_nmi_snap;
356         smp_mb(); /* force ordering with cpu entering/leaving dynticks. */
357
358         /*
359          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
360          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
361          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
362          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
363          * read-side critical section that started before the beginning
364          * of the current RCU grace period.
365          */
366         if ((curr != snap || (curr & 0x1) == 0) &&
367             (curr_nmi != snap_nmi || (curr_nmi & 0x1) == 0)) {
368                 rdp->dynticks_fqs++;
369                 return 1;
370         }
371
372         /* Go check for the CPU being offline. */
373         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
374 }
375
376 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
377
378 #else /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
379
380 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
381 {
382 }
383
384 #ifdef CONFIG_SMP
385
386 /*
387  * If there are no dynticks, then the only way that a CPU can passively
388  * be in a quiescent state is to be offline.  Unlike dynticks idle, which
389  * is a point in time during the prior (already finished) grace period,
390  * an offline CPU is always in a quiescent state, and thus can be
391  * unconditionally applied.  So just return the current value of completed.
392  */
393 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
394 {
395         return rsp->completed;
396 }
397
398 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
399 {
400         return 0;
401 }
402
403 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
404 {
405         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
406 }
407
408 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
409
410 #endif /* #else #ifdef CONFIG_NO_HZ */
411
412 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
413
414 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
415 {
416         rsp->gp_start = jiffies;
417         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_CHECK;
418 }
419
420 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
421 {
422         int cpu;
423         long delta;
424         unsigned long flags;
425         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
426         struct rcu_node *rnp_cur = rsp->level[NUM_RCU_LVLS - 1];
427         struct rcu_node *rnp_end = &rsp->node[NUM_RCU_NODES];
428
429         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
430
431         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
432         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
433         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || rsp->gpnum == rsp->completed) {
434                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
435                 return;
436         }
437         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
438         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
439
440         /* OK, time to rat on our buddy... */
441
442         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU stalls:");
443         for (; rnp_cur < rnp_end; rnp_cur++) {
444                 if (rnp_cur->qsmask == 0)
445                         continue;
446                 for (cpu = 0; cpu <= rnp_cur->grphi - rnp_cur->grplo; cpu++)
447                         if (rnp_cur->qsmask & (1UL << cpu))
448                                 printk(" %d", rnp_cur->grplo + cpu);
449         }
450         printk(" (detected by %d, t=%ld jiffies)\n",
451                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start));
452         force_quiescent_state(rsp, 0);  /* Kick them all. */
453 }
454
455 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
456 {
457         unsigned long flags;
458         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
459
460         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU %d stall (t=%lu jiffies)\n",
461                         smp_processor_id(), jiffies - rsp->gp_start);
462         dump_stack();
463         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
464         if ((long)(jiffies - rsp->jiffies_stall) >= 0)
465                 rsp->jiffies_stall =
466                         jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
467         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
468         set_need_resched();  /* kick ourselves to get things going. */
469 }
470
471 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
472 {
473         long delta;
474         struct rcu_node *rnp;
475
476         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
477         rnp = rdp->mynode;
478         if ((rnp->qsmask & rdp->grpmask) && delta >= 0) {
479
480                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
481                 print_cpu_stall(rsp);
482
483         } else if (rsp->gpnum != rsp->completed &&
484                    delta >= RCU_STALL_RAT_DELAY) {
485
486                 /* They had two time units to dump stack, so complain. */
487                 print_other_cpu_stall(rsp);
488         }
489 }
490
491 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
492
493 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
494 {
495 }
496
497 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
498 {
499 }
500
501 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
502
503 /*
504  * Update CPU-local rcu_data state to record the newly noticed grace period.
505  * This is used both when we started the grace period and when we notice
506  * that someone else started the grace period.
507  */
508 static void note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
509 {
510         rdp->qs_pending = 1;
511         rdp->passed_quiesc = 0;
512         rdp->gpnum = rsp->gpnum;
513         rdp->n_rcu_pending_force_qs = rdp->n_rcu_pending +
514                                       RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
515 }
516
517 /*
518  * Did someone else start a new RCU grace period start since we last
519  * checked?  Update local state appropriately if so.  Must be called
520  * on the CPU corresponding to rdp.
521  */
522 static int
523 check_for_new_grace_period(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
524 {
525         unsigned long flags;
526         int ret = 0;
527
528         local_irq_save(flags);
529         if (rdp->gpnum != rsp->gpnum) {
530                 note_new_gpnum(rsp, rdp);
531                 ret = 1;
532         }
533         local_irq_restore(flags);
534         return ret;
535 }
536
537 /*
538  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
539  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
540  * the root node's ->lock, which is released before return.  Hard irqs must
541  * be disabled.
542  */
543 static void
544 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
545         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
546 {
547         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
548         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
549         struct rcu_node *rnp_cur;
550         struct rcu_node *rnp_end;
551
552         if (!cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
553                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
554                 return;
555         }
556
557         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
558         rsp->gpnum++;
559         rsp->signaled = RCU_GP_INIT; /* Hold off force_quiescent_state. */
560         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
561         rdp->n_rcu_pending_force_qs = rdp->n_rcu_pending +
562                                       RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
563         record_gp_stall_check_time(rsp);
564         dyntick_record_completed(rsp, rsp->completed - 1);
565         note_new_gpnum(rsp, rdp);
566
567         /*
568          * Because we are first, we know that all our callbacks will
569          * be covered by this upcoming grace period, even the ones
570          * that were registered arbitrarily recently.
571          */
572         rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
573         rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
574
575         /* Special-case the common single-level case. */
576         if (NUM_RCU_NODES == 1) {
577                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
578                 rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state OK. */
579                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
580                 return;
581         }
582
583         spin_unlock(&rnp->lock);  /* leave irqs disabled. */
584
585
586         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
587         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
588
589         /*
590          * Set the quiescent-state-needed bits in all the non-leaf RCU
591          * nodes for all currently online CPUs.  This operation relies
592          * on the layout of the hierarchy within the rsp->node[] array.
593          * Note that other CPUs will access only the leaves of the
594          * hierarchy, which still indicate that no grace period is in
595          * progress.  In addition, we have excluded CPU-hotplug operations.
596          *
597          * We therefore do not need to hold any locks.  Any required
598          * memory barriers will be supplied by the locks guarding the
599          * leaf rcu_nodes in the hierarchy.
600          */
601
602         rnp_end = rsp->level[NUM_RCU_LVLS - 1];
603         for (rnp_cur = &rsp->node[0]; rnp_cur < rnp_end; rnp_cur++)
604                 rnp_cur->qsmask = rnp_cur->qsmaskinit;
605
606         /*
607          * Now set up the leaf nodes.  Here we must be careful.  First,
608          * we need to hold the lock in order to exclude other CPUs, which
609          * might be contending for the leaf nodes' locks.  Second, as
610          * soon as we initialize a given leaf node, its CPUs might run
611          * up the rest of the hierarchy.  We must therefore acquire locks
612          * for each node that we touch during this stage.  (But we still
613          * are excluding CPU-hotplug operations.)
614          *
615          * Note that the grace period cannot complete until we finish
616          * the initialization process, as there will be at least one
617          * qsmask bit set in the root node until that time, namely the
618          * one corresponding to this CPU.
619          */
620         rnp_end = &rsp->node[NUM_RCU_NODES];
621         rnp_cur = rsp->level[NUM_RCU_LVLS - 1];
622         for (; rnp_cur < rnp_end; rnp_cur++) {
623                 spin_lock(&rnp_cur->lock);      /* irqs already disabled. */
624                 rnp_cur->qsmask = rnp_cur->qsmaskinit;
625                 spin_unlock(&rnp_cur->lock);    /* irqs already disabled. */
626         }
627
628         rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state now OK. */
629         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
630 }
631
632 /*
633  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
634  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
635  * belongs.
636  */
637 static void
638 rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
639 {
640         long completed_snap;
641         unsigned long flags;
642
643         local_irq_save(flags);
644         completed_snap = ACCESS_ONCE(rsp->completed);  /* outside of lock. */
645
646         /* Did another grace period end? */
647         if (rdp->completed != completed_snap) {
648
649                 /* Advance callbacks.  No harm if list empty. */
650                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL];
651                 rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL];
652                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
653
654                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
655                 rdp->completed = completed_snap;
656         }
657         local_irq_restore(flags);
658 }
659
660 /*
661  * Similar to cpu_quiet(), for which it is a helper function.  Allows
662  * a group of CPUs to be quieted at one go, though all the CPUs in the
663  * group must be represented by the same leaf rcu_node structure.
664  * That structure's lock must be held upon entry, and it is released
665  * before return.
666  */
667 static void
668 cpu_quiet_msk(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
669               unsigned long flags)
670         __releases(rnp->lock)
671 {
672         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
673         for (;;) {
674                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
675
676                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
677                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
678                         return;
679                 }
680                 rnp->qsmask &= ~mask;
681                 if (rnp->qsmask != 0) {
682
683                         /* Other bits still set at this level, so done. */
684                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
685                         return;
686                 }
687                 mask = rnp->grpmask;
688                 if (rnp->parent == NULL) {
689
690                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
691
692                         break;
693                 }
694                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
695                 rnp = rnp->parent;
696                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
697         }
698
699         /*
700          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
701          * state for this grace period.  Clean up and let rcu_start_gp()
702          * start up the next grace period if one is needed.  Note that
703          * we still hold rnp->lock, as required by rcu_start_gp(), which
704          * will release it.
705          */
706         rsp->completed = rsp->gpnum;
707         rcu_process_gp_end(rsp, rsp->rda[smp_processor_id()]);
708         rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases rnp->lock. */
709 }
710
711 /*
712  * Record a quiescent state for the specified CPU, which must either be
713  * the current CPU or an offline CPU.  The lastcomp argument is used to
714  * make sure we are still in the grace period of interest.  We don't want
715  * to end the current grace period based on quiescent states detected in
716  * an earlier grace period!
717  */
718 static void
719 cpu_quiet(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp, long lastcomp)
720 {
721         unsigned long flags;
722         unsigned long mask;
723         struct rcu_node *rnp;
724
725         rnp = rdp->mynode;
726         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
727         if (lastcomp != ACCESS_ONCE(rsp->completed)) {
728
729                 /*
730                  * Someone beat us to it for this grace period, so leave.
731                  * The race with GP start is resolved by the fact that we
732                  * hold the leaf rcu_node lock, so that the per-CPU bits
733                  * cannot yet be initialized -- so we would simply find our
734                  * CPU's bit already cleared in cpu_quiet_msk() if this race
735                  * occurred.
736                  */
737                 rdp->passed_quiesc = 0; /* try again later! */
738                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
739                 return;
740         }
741         mask = rdp->grpmask;
742         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
743                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
744         } else {
745                 rdp->qs_pending = 0;
746
747                 /*
748                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
749                  * callbacks can be processed during the next GP.
750                  */
751                 rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
752                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
753
754                 cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags); /* releases rnp->lock */
755         }
756 }
757
758 /*
759  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
760  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
761  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
762  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
763  */
764 static void
765 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
766 {
767         /* If there is now a new grace period, record and return. */
768         if (check_for_new_grace_period(rsp, rdp))
769                 return;
770
771         /*
772          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
773          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
774          */
775         if (!rdp->qs_pending)
776                 return;
777
778         /*
779          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
780          * period? If no, then exit and wait for the next call.
781          */
782         if (!rdp->passed_quiesc)
783                 return;
784
785         /* Tell RCU we are done (but cpu_quiet() will be the judge of that). */
786         cpu_quiet(rdp->cpu, rsp, rdp, rdp->passed_quiesc_completed);
787 }
788
789 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
790
791 /*
792  * Remove the outgoing CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy
793  * and move all callbacks from the outgoing CPU to the current one.
794  */
795 static void __rcu_offline_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
796 {
797         int i;
798         unsigned long flags;
799         long lastcomp;
800         unsigned long mask;
801         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
802         struct rcu_data *rdp_me;
803         struct rcu_node *rnp;
804
805         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
806         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
807
808         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
809         rnp = rdp->mynode;
810         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
811         do {
812                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
813                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
814                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
815                         spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
816                         break;
817                 }
818                 mask = rnp->grpmask;
819                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs already disabled. */
820                 rnp = rnp->parent;
821         } while (rnp != NULL);
822         lastcomp = rsp->completed;
823
824         spin_unlock(&rsp->onofflock);           /* irqs remain disabled. */
825
826         /* Being offline is a quiescent state, so go record it. */
827         cpu_quiet(cpu, rsp, rdp, lastcomp);
828
829         /*
830          * Move callbacks from the outgoing CPU to the running CPU.
831          * Note that the outgoing CPU is now quiscent, so it is now
832          * (uncharacteristically) safe to access it rcu_data structure.
833          * Note also that we must carefully retain the order of the
834          * outgoing CPU's callbacks in order for rcu_barrier() to work
835          * correctly.  Finally, note that we start all the callbacks
836          * afresh, even those that have passed through a grace period
837          * and are therefore ready to invoke.  The theory is that hotplug
838          * events are rare, and that if they are frequent enough to
839          * indefinitely delay callbacks, you have far worse things to
840          * be worrying about.
841          */
842         rdp_me = rsp->rda[smp_processor_id()];
843         if (rdp->nxtlist != NULL) {
844                 *rdp_me->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rdp->nxtlist;
845                 rdp_me->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
846                 rdp->nxtlist = NULL;
847                 for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
848                         rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
849                 rdp_me->qlen += rdp->qlen;
850                 rdp->qlen = 0;
851         }
852         local_irq_restore(flags);
853 }
854
855 /*
856  * Remove the specified CPU from the RCU hierarchy and move any pending
857  * callbacks that it might have to the current CPU.  This code assumes
858  * that at least one CPU in the system will remain running at all times.
859  * Any attempt to offline -all- CPUs is likely to strand RCU callbacks.
860  */
861 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
862 {
863         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_state);
864         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_bh_state);
865 }
866
867 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
868
869 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
870 {
871 }
872
873 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
874
875 /*
876  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
877  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
878  */
879 static void rcu_do_batch(struct rcu_data *rdp)
880 {
881         unsigned long flags;
882         struct rcu_head *next, *list, **tail;
883         int count;
884
885         /* If no callbacks are ready, just return.*/
886         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
887                 return;
888
889         /*
890          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
891          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
892          */
893         local_irq_save(flags);
894         list = rdp->nxtlist;
895         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
896         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
897         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
898         for (count = RCU_NEXT_SIZE - 1; count >= 0; count--)
899                 if (rdp->nxttail[count] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
900                         rdp->nxttail[count] = &rdp->nxtlist;
901         local_irq_restore(flags);
902
903         /* Invoke callbacks. */
904         count = 0;
905         while (list) {
906                 next = list->next;
907                 prefetch(next);
908                 list->func(list);
909                 list = next;
910                 if (++count >= rdp->blimit)
911                         break;
912         }
913
914         local_irq_save(flags);
915
916         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
917         rdp->qlen -= count;
918         if (list != NULL) {
919                 *tail = rdp->nxtlist;
920                 rdp->nxtlist = list;
921                 for (count = 0; count < RCU_NEXT_SIZE; count++)
922                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[count])
923                                 rdp->nxttail[count] = tail;
924                         else
925                                 break;
926         }
927
928         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
929         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
930                 rdp->blimit = blimit;
931
932         local_irq_restore(flags);
933
934         /* Re-raise the RCU softirq if there are callbacks remaining. */
935         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
936                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
937 }
938
939 /*
940  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
941  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
942  * Also schedule the RCU softirq handler.
943  *
944  * This function must be called with hardirqs disabled.  It is normally
945  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
946  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
947  */
948 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
949 {
950         if (user ||
951             (idle_cpu(cpu) && !in_softirq() &&
952                                 hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
953
954                 /*
955                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
956                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
957                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
958                  * a quiescent state, so count it.
959                  *
960                  * No memory barrier is required here because both
961                  * rcu_qsctr_inc() and rcu_bh_qsctr_inc() reference
962                  * only CPU-local variables that other CPUs neither
963                  * access nor modify, at least not while the corresponding
964                  * CPU is online.
965                  */
966
967                 rcu_qsctr_inc(cpu);
968                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
969
970         } else if (!in_softirq()) {
971
972                 /*
973                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
974                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
975                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
976                  * critical section, so count it.
977                  */
978
979                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
980         }
981         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
982 }
983
984 #ifdef CONFIG_SMP
985
986 /*
987  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
988  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
989  * Returns 1 if the current grace period ends while scanning (possibly
990  * because we made it end).
991  */
992 static int rcu_process_dyntick(struct rcu_state *rsp, long lastcomp,
993                                int (*f)(struct rcu_data *))
994 {
995         unsigned long bit;
996         int cpu;
997         unsigned long flags;
998         unsigned long mask;
999         struct rcu_node *rnp_cur = rsp->level[NUM_RCU_LVLS - 1];
1000         struct rcu_node *rnp_end = &rsp->node[NUM_RCU_NODES];
1001
1002         for (; rnp_cur < rnp_end; rnp_cur++) {
1003                 mask = 0;
1004                 spin_lock_irqsave(&rnp_cur->lock, flags);
1005                 if (rsp->completed != lastcomp) {
1006                         spin_unlock_irqrestore(&rnp_cur->lock, flags);
1007                         return 1;
1008                 }
1009                 if (rnp_cur->qsmask == 0) {
1010                         spin_unlock_irqrestore(&rnp_cur->lock, flags);
1011                         continue;
1012                 }
1013                 cpu = rnp_cur->grplo;
1014                 bit = 1;
1015                 for (; cpu <= rnp_cur->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
1016                         if ((rnp_cur->qsmask & bit) != 0 && f(rsp->rda[cpu]))
1017                                 mask |= bit;
1018                 }
1019                 if (mask != 0 && rsp->completed == lastcomp) {
1020
1021                         /* cpu_quiet_msk() releases rnp_cur->lock. */
1022                         cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp_cur, flags);
1023                         continue;
1024                 }
1025                 spin_unlock_irqrestore(&rnp_cur->lock, flags);
1026         }
1027         return 0;
1028 }
1029
1030 /*
1031  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
1032  * CPUs are in dyntick-idle mode.
1033  */
1034 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1035 {
1036         unsigned long flags;
1037         long lastcomp;
1038         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
1039         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1040         u8 signaled;
1041
1042         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) == ACCESS_ONCE(rsp->gpnum))
1043                 return;  /* No grace period in progress, nothing to force. */
1044         if (!spin_trylock_irqsave(&rsp->fqslock, flags)) {
1045                 rsp->n_force_qs_lh++; /* Inexact, can lose counts.  Tough! */
1046                 return; /* Someone else is already on the job. */
1047         }
1048         if (relaxed &&
1049             (long)(rsp->jiffies_force_qs - jiffies) >= 0 &&
1050             (rdp->n_rcu_pending_force_qs - rdp->n_rcu_pending) >= 0)
1051                 goto unlock_ret; /* no emergency and done recently. */
1052         rsp->n_force_qs++;
1053         spin_lock(&rnp->lock);
1054         lastcomp = rsp->completed;
1055         signaled = rsp->signaled;
1056         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
1057         rdp->n_rcu_pending_force_qs = rdp->n_rcu_pending +
1058                                       RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
1059         if (lastcomp == rsp->gpnum) {
1060                 rsp->n_force_qs_ngp++;
1061                 spin_unlock(&rnp->lock);
1062                 goto unlock_ret;  /* no GP in progress, time updated. */
1063         }
1064         spin_unlock(&rnp->lock);
1065         switch (signaled) {
1066         case RCU_GP_INIT:
1067
1068                 break; /* grace period still initializing, ignore. */
1069
1070         case RCU_SAVE_DYNTICK:
1071
1072                 if (RCU_SIGNAL_INIT != RCU_SAVE_DYNTICK)
1073                         break; /* So gcc recognizes the dead code. */
1074
1075                 /* Record dyntick-idle state. */
1076                 if (rcu_process_dyntick(rsp, lastcomp,
1077                                         dyntick_save_progress_counter))
1078                         goto unlock_ret;
1079
1080                 /* Update state, record completion counter. */
1081                 spin_lock(&rnp->lock);
1082                 if (lastcomp == rsp->completed) {
1083                         rsp->signaled = RCU_FORCE_QS;
1084                         dyntick_record_completed(rsp, lastcomp);
1085                 }
1086                 spin_unlock(&rnp->lock);
1087                 break;
1088
1089         case RCU_FORCE_QS:
1090
1091                 /* Check dyntick-idle state, send IPI to laggarts. */
1092                 if (rcu_process_dyntick(rsp, dyntick_recall_completed(rsp),
1093                                         rcu_implicit_dynticks_qs))
1094                         goto unlock_ret;
1095
1096                 /* Leave state in case more forcing is required. */
1097
1098                 break;
1099         }
1100 unlock_ret:
1101         spin_unlock_irqrestore(&rsp->fqslock, flags);
1102 }
1103
1104 #else /* #ifdef CONFIG_SMP */
1105
1106 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1107 {
1108         set_need_resched();
1109 }
1110
1111 #endif /* #else #ifdef CONFIG_SMP */
1112
1113 /*
1114  * This does the RCU processing work from softirq context for the
1115  * specified rcu_state and rcu_data structures.  This may be called
1116  * only from the CPU to whom the rdp belongs.
1117  */
1118 static void
1119 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1120 {
1121         unsigned long flags;
1122
1123         /*
1124          * If an RCU GP has gone long enough, go check for dyntick
1125          * idle CPUs and, if needed, send resched IPIs.
1126          */
1127         if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0 ||
1128             (rdp->n_rcu_pending_force_qs - rdp->n_rcu_pending) < 0)
1129                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1130
1131         /*
1132          * Advance callbacks in response to end of earlier grace
1133          * period that some other CPU ended.
1134          */
1135         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1136
1137         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
1138         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
1139
1140         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
1141         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1142                 spin_lock_irqsave(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1143                 rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases above lock */
1144         }
1145
1146         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
1147         rcu_do_batch(rdp);
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Do softirq processing for the current CPU.
1152  */
1153 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
1154 {
1155         /*
1156          * Memory references from any prior RCU read-side critical sections
1157          * executed by the interrupted code must be seen before any RCU
1158          * grace-period manipulations below.
1159          */
1160         smp_mb(); /* See above block comment. */
1161
1162         __rcu_process_callbacks(&rcu_state, &__get_cpu_var(rcu_data));
1163         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_state, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
1164
1165         /*
1166          * Memory references from any later RCU read-side critical sections
1167          * executed by the interrupted code must be seen after any RCU
1168          * grace-period manipulations above.
1169          */
1170         smp_mb(); /* See above block comment. */
1171 }
1172
1173 static void
1174 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
1175            struct rcu_state *rsp)
1176 {
1177         unsigned long flags;
1178         struct rcu_data *rdp;
1179
1180         head->func = func;
1181         head->next = NULL;
1182
1183         smp_mb(); /* Ensure RCU update seen before callback registry. */
1184
1185         /*
1186          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
1187          * Note that we might see a beginning right after we see an
1188          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
1189          * a quiescent state betweentimes.
1190          */
1191         local_irq_save(flags);
1192         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
1193         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1194         check_for_new_grace_period(rsp, rdp);
1195
1196         /* Add the callback to our list. */
1197         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
1198         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
1199
1200         /* Start a new grace period if one not already started. */
1201         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) == ACCESS_ONCE(rsp->gpnum)) {
1202                 unsigned long nestflag;
1203                 struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
1204
1205                 spin_lock_irqsave(&rnp_root->lock, nestflag);
1206                 rcu_start_gp(rsp, nestflag);  /* releases rnp_root->lock. */
1207         }
1208
1209         /* Force the grace period if too many callbacks or too long waiting. */
1210         if (unlikely(++rdp->qlen > qhimark)) {
1211                 rdp->blimit = LONG_MAX;
1212                 force_quiescent_state(rsp, 0);
1213         } else if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0 ||
1214                    (rdp->n_rcu_pending_force_qs - rdp->n_rcu_pending) < 0)
1215                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1216         local_irq_restore(flags);
1217 }
1218
1219 /*
1220  * Queue an RCU callback for invocation after a grace period.
1221  */
1222 void call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1223 {
1224         __call_rcu(head, func, &rcu_state);
1225 }
1226 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu);
1227
1228 /*
1229  * Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
1230  */
1231 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1232 {
1233         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state);
1234 }
1235 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
1236
1237 /*
1238  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1239  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
1240  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
1241  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
1242  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
1243  */
1244 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1245 {
1246         rdp->n_rcu_pending++;
1247
1248         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
1249         check_cpu_stall(rsp, rdp);
1250
1251         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
1252         if (rdp->qs_pending)
1253                 return 1;
1254
1255         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
1256         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1257                 return 1;
1258
1259         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
1260         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp))
1261                 return 1;
1262
1263         /* Has another RCU grace period completed?  */
1264         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != rdp->completed) /* outside of lock */
1265                 return 1;
1266
1267         /* Has a new RCU grace period started? */
1268         if (ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) != rdp->gpnum) /* outside of lock */
1269                 return 1;
1270
1271         /* Has an RCU GP gone long enough to send resched IPIs &c? */
1272         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) &&
1273             ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0 ||
1274              (rdp->n_rcu_pending_force_qs - rdp->n_rcu_pending) < 0))
1275                 return 1;
1276
1277         /* nothing to do */
1278         return 0;
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1283  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
1284  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
1285  */
1286 int rcu_pending(int cpu)
1287 {
1288         return __rcu_pending(&rcu_state, &per_cpu(rcu_data, cpu)) ||
1289                __rcu_pending(&rcu_bh_state, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu));
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
1294  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
1295  * 1 if so.  This function is part of the RCU implementation; it is -not-
1296  * an exported member of the RCU API.
1297  */
1298 int rcu_needs_cpu(int cpu)
1299 {
1300         /* RCU callbacks either ready or pending? */
1301         return per_cpu(rcu_data, cpu).nxtlist ||
1302                per_cpu(rcu_bh_data, cpu).nxtlist;
1303 }
1304
1305 /*
1306  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  We take this "scorched earth"
1307  * approach so that we don't have to worry about how long the CPU has
1308  * been gone, or whether it ever was online previously.  We do trust the
1309  * ->mynode field, as it is constant for a given struct rcu_data and
1310  * initialized during early boot.
1311  *
1312  * Note that only one online or offline event can be happening at a given
1313  * time.  Note also that we can accept some slop in the rsp->completed
1314  * access due to the fact that this CPU cannot possibly have any RCU
1315  * callbacks in flight yet.
1316  */
1317 static void __cpuinit
1318 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1319 {
1320         unsigned long flags;
1321         int i;
1322         long lastcomp;
1323         unsigned long mask;
1324         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1325         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1326
1327         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1328         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1329         lastcomp = rsp->completed;
1330         rdp->completed = lastcomp;
1331         rdp->gpnum = lastcomp;
1332         rdp->passed_quiesc = 0;  /* We could be racing with new GP, */
1333         rdp->qs_pending = 1;     /*  so set up to respond to current GP. */
1334         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
1335         rdp->passed_quiesc_completed = lastcomp - 1;
1336         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
1337         rdp->nxtlist = NULL;
1338         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1339                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1340         rdp->qlen = 0;
1341         rdp->blimit = blimit;
1342 #ifdef CONFIG_NO_HZ
1343         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
1344 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
1345         rdp->cpu = cpu;
1346         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
1347
1348         /*
1349          * A new grace period might start here.  If so, we won't be part
1350          * of it, but that is OK, as we are currently in a quiescent state.
1351          */
1352
1353         /* Exclude any attempts to start a new GP on large systems. */
1354         spin_lock(&rsp->onofflock);             /* irqs already disabled. */
1355
1356         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
1357         rnp = rdp->mynode;
1358         mask = rdp->grpmask;
1359         do {
1360                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
1361                 spin_lock(&rnp->lock);  /* irqs already disabled. */
1362                 rnp->qsmaskinit |= mask;
1363                 mask = rnp->grpmask;
1364                 spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
1365                 rnp = rnp->parent;
1366         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
1367
1368         spin_unlock(&rsp->onofflock);           /* irqs remain disabled. */
1369
1370         /*
1371          * A new grace period might start here.  If so, we will be part of
1372          * it, and its gpnum will be greater than ours, so we will
1373          * participate.  It is also possible for the gpnum to have been
1374          * incremented before this function was called, and the bitmasks
1375          * to not be filled out until now, in which case we will also
1376          * participate due to our gpnum being behind.
1377          */
1378
1379         /* Since it is coming online, the CPU is in a quiescent state. */
1380         cpu_quiet(cpu, rsp, rdp, lastcomp);
1381         local_irq_restore(flags);
1382 }
1383
1384 static void __cpuinit rcu_online_cpu(int cpu)
1385 {
1386         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_state);
1387         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_state);
1388         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
1389 }
1390
1391 /*
1392  * Handle CPU online/offline notifcation events.
1393  */
1394 static int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1395                                 unsigned long action, void *hcpu)
1396 {
1397         long cpu = (long)hcpu;
1398
1399         switch (action) {
1400         case CPU_UP_PREPARE:
1401         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1402                 rcu_online_cpu(cpu);
1403                 break;
1404         case CPU_DEAD:
1405         case CPU_DEAD_FROZEN:
1406         case CPU_UP_CANCELED:
1407         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1408                 rcu_offline_cpu(cpu);
1409                 break;
1410         default:
1411                 break;
1412         }
1413         return NOTIFY_OK;
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
1418  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
1419  */
1420 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
1421 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1422 {
1423         int i;
1424
1425         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--)
1426                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
1427 }
1428 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1429 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1430 {
1431         int ccur;
1432         int cprv;
1433         int i;
1434
1435         cprv = NR_CPUS;
1436         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1437                 ccur = rsp->levelcnt[i];
1438                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
1439                 cprv = ccur;
1440         }
1441 }
1442 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1443
1444 /*
1445  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
1446  */
1447 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp)
1448 {
1449         int cpustride = 1;
1450         int i;
1451         int j;
1452         struct rcu_node *rnp;
1453
1454         /* Initialize the level-tracking arrays. */
1455
1456         for (i = 1; i < NUM_RCU_LVLS; i++)
1457                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
1458         rcu_init_levelspread(rsp);
1459
1460         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
1461
1462         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1463                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
1464                 rnp = rsp->level[i];
1465                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
1466                         spin_lock_init(&rnp->lock);
1467                         rnp->qsmask = 0;
1468                         rnp->qsmaskinit = 0;
1469                         rnp->grplo = j * cpustride;
1470                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
1471                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
1472                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
1473                         if (i == 0) {
1474                                 rnp->grpnum = 0;
1475                                 rnp->grpmask = 0;
1476                                 rnp->parent = NULL;
1477                         } else {
1478                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
1479                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
1480                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
1481                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
1482                         }
1483                         rnp->level = i;
1484                 }
1485         }
1486 }
1487
1488 /*
1489  * Helper macro for __rcu_init().  To be used nowhere else!
1490  * Assigns leaf node pointers into each CPU's rcu_data structure.
1491  */
1492 #define RCU_DATA_PTR_INIT(rsp, rcu_data) \
1493 do { \
1494         rnp = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; \
1495         j = 0; \
1496         for_each_possible_cpu(i) { \
1497                 if (i > rnp[j].grphi) \
1498                         j++; \
1499                 per_cpu(rcu_data, i).mynode = &rnp[j]; \
1500                 (rsp)->rda[i] = &per_cpu(rcu_data, i); \
1501         } \
1502 } while (0)
1503
1504 static struct notifier_block __cpuinitdata rcu_nb = {
1505         .notifier_call  = rcu_cpu_notify,
1506 };
1507
1508 void __init __rcu_init(void)
1509 {
1510         int i;                  /* All used by RCU_DATA_PTR_INIT(). */
1511         int j;
1512         struct rcu_node *rnp;
1513
1514         printk(KERN_WARNING "Experimental hierarchical RCU implementation.\n");
1515 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
1516         printk(KERN_INFO "RCU-based detection of stalled CPUs is enabled.\n");
1517 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
1518         rcu_init_one(&rcu_state);
1519         RCU_DATA_PTR_INIT(&rcu_state, rcu_data);
1520         rcu_init_one(&rcu_bh_state);
1521         RCU_DATA_PTR_INIT(&rcu_bh_state, rcu_bh_data);
1522
1523         for_each_online_cpu(i)
1524                 rcu_cpu_notify(&rcu_nb, CPU_UP_PREPARE, (void *)(long)i);
1525         /* Register notifier for non-boot CPUs */
1526         register_cpu_notifier(&rcu_nb);
1527         printk(KERN_WARNING "Experimental hierarchical RCU init done.\n");
1528 }
1529
1530 module_param(blimit, int, 0);
1531 module_param(qhimark, int, 0);
1532 module_param(qlowmark, int, 0);