9f1ddfef84b50afb41e2ec3239aafbad7991df19
[safe/jmp/linux-2.6] / include / linux / rcupdate.h
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, 2001
19  *
20  * Author: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
21  *
22  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@us.ibm.com>
23  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
24  * Papers:
25  * http://www.rdrop.com/users/paulmck/paper/rclockpdcsproof.pdf
26  * http://lse.sourceforge.net/locking/rclock_OLS.2001.05.01c.sc.pdf (OLS2001)
27  *
28  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
29  *              http://lse.sourceforge.net/locking/rcupdate.html
30  *
31  */
32
33 #ifndef __LINUX_RCUPDATE_H
34 #define __LINUX_RCUPDATE_H
35
36 #include <linux/cache.h>
37 #include <linux/spinlock.h>
38 #include <linux/threads.h>
39 #include <linux/cpumask.h>
40 #include <linux/seqlock.h>
41 #include <linux/lockdep.h>
42 #include <linux/completion.h>
43
44 #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST
45 extern int rcutorture_runnable; /* for sysctl */
46 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST */
47
48 /**
49  * struct rcu_head - callback structure for use with RCU
50  * @next: next update requests in a list
51  * @func: actual update function to call after the grace period.
52  */
53 struct rcu_head {
54         struct rcu_head *next;
55         void (*func)(struct rcu_head *head);
56 };
57
58 /* Exported common interfaces */
59 extern void synchronize_rcu_bh(void);
60 extern void synchronize_sched(void);
61 extern void rcu_barrier(void);
62 extern void rcu_barrier_bh(void);
63 extern void rcu_barrier_sched(void);
64 extern void synchronize_sched_expedited(void);
65 extern int sched_expedited_torture_stats(char *page);
66
67 /* Internal to kernel */
68 extern void rcu_init(void);
69 extern int rcu_scheduler_active;
70 extern void rcu_scheduler_starting(void);
71
72 #if defined(CONFIG_TREE_RCU) || defined(CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU)
73 #include <linux/rcutree.h>
74 #elif defined(CONFIG_TINY_RCU)
75 #include <linux/rcutiny.h>
76 #else
77 #error "Unknown RCU implementation specified to kernel configuration"
78 #endif
79
80 #define RCU_HEAD_INIT   { .next = NULL, .func = NULL }
81 #define RCU_HEAD(head) struct rcu_head head = RCU_HEAD_INIT
82 #define INIT_RCU_HEAD(ptr) do { \
83        (ptr)->next = NULL; (ptr)->func = NULL; \
84 } while (0)
85
86 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
87
88 extern struct lockdep_map rcu_lock_map;
89 # define rcu_read_acquire() \
90                 lock_acquire(&rcu_lock_map, 0, 0, 2, 1, NULL, _THIS_IP_)
91 # define rcu_read_release()     lock_release(&rcu_lock_map, 1, _THIS_IP_)
92
93 extern struct lockdep_map rcu_bh_lock_map;
94 # define rcu_read_acquire_bh() \
95                 lock_acquire(&rcu_bh_lock_map, 0, 0, 2, 1, NULL, _THIS_IP_)
96 # define rcu_read_release_bh()  lock_release(&rcu_bh_lock_map, 1, _THIS_IP_)
97
98 extern struct lockdep_map rcu_sched_lock_map;
99 # define rcu_read_acquire_sched() \
100                 lock_acquire(&rcu_sched_lock_map, 0, 0, 2, 1, NULL, _THIS_IP_)
101 # define rcu_read_release_sched() \
102                 lock_release(&rcu_sched_lock_map, 1, _THIS_IP_)
103
104 static inline int debug_lockdep_rcu_enabled(void)
105 {
106         return likely(rcu_scheduler_active && debug_locks);
107 }
108
109 /**
110  * rcu_read_lock_held - might we be in RCU read-side critical section?
111  *
112  * If CONFIG_PROVE_LOCKING is selected and enabled, returns nonzero iff in
113  * an RCU read-side critical section.  In absence of CONFIG_PROVE_LOCKING,
114  * this assumes we are in an RCU read-side critical section unless it can
115  * prove otherwise.
116  *
117  * Check rcu_scheduler_active to prevent false positives during boot.
118  */
119 static inline int rcu_read_lock_held(void)
120 {
121         if (!debug_lockdep_rcu_enabled())
122                 return 1;
123         return lock_is_held(&rcu_lock_map);
124 }
125
126 /*
127  * rcu_read_lock_bh_held() is defined out of line to avoid #include-file
128  * hell.
129  */
130 extern int rcu_read_lock_bh_held(void);
131
132 /**
133  * rcu_read_lock_sched_held - might we be in RCU-sched read-side critical section?
134  *
135  * If CONFIG_PROVE_LOCKING is selected and enabled, returns nonzero iff in an
136  * RCU-sched read-side critical section.  In absence of CONFIG_PROVE_LOCKING,
137  * this assumes we are in an RCU-sched read-side critical section unless it
138  * can prove otherwise.  Note that disabling of preemption (including
139  * disabling irqs) counts as an RCU-sched read-side critical section.
140  *
141  * Check rcu_scheduler_active to prevent false positives during boot.
142  */
143 #ifdef CONFIG_PREEMPT
144 static inline int rcu_read_lock_sched_held(void)
145 {
146         int lockdep_opinion = 0;
147
148         if (!debug_lockdep_rcu_enabled())
149                 return 1;
150         if (debug_locks)
151                 lockdep_opinion = lock_is_held(&rcu_sched_lock_map);
152         return lockdep_opinion || preempt_count() != 0 || irqs_disabled();
153 }
154 #else /* #ifdef CONFIG_PREEMPT */
155 static inline int rcu_read_lock_sched_held(void)
156 {
157         return 1;
158 }
159 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PREEMPT */
160
161 #else /* #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
162
163 # define rcu_read_acquire()             do { } while (0)
164 # define rcu_read_release()             do { } while (0)
165 # define rcu_read_acquire_bh()          do { } while (0)
166 # define rcu_read_release_bh()          do { } while (0)
167 # define rcu_read_acquire_sched()       do { } while (0)
168 # define rcu_read_release_sched()       do { } while (0)
169
170 static inline int rcu_read_lock_held(void)
171 {
172         return 1;
173 }
174
175 static inline int rcu_read_lock_bh_held(void)
176 {
177         return 1;
178 }
179
180 #ifdef CONFIG_PREEMPT
181 static inline int rcu_read_lock_sched_held(void)
182 {
183         return !rcu_scheduler_active || preempt_count() != 0 || irqs_disabled();
184 }
185 #else /* #ifdef CONFIG_PREEMPT */
186 static inline int rcu_read_lock_sched_held(void)
187 {
188         return 1;
189 }
190 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PREEMPT */
191
192 #endif /* #else #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
193
194 #ifdef CONFIG_PROVE_RCU
195
196 /**
197  * rcu_dereference_check - rcu_dereference with debug checking
198  * @p: The pointer to read, prior to dereferencing
199  * @c: The conditions under which the dereference will take place
200  *
201  * Do an rcu_dereference(), but check that the conditions under which the
202  * dereference will take place are correct.  Typically the conditions indicate
203  * the various locking conditions that should be held at that point.  The check
204  * should return true if the conditions are satisfied.
205  *
206  * For example:
207  *
208  *      bar = rcu_dereference_check(foo->bar, rcu_read_lock_held() ||
209  *                                            lockdep_is_held(&foo->lock));
210  *
211  * could be used to indicate to lockdep that foo->bar may only be dereferenced
212  * if either the RCU read lock is held, or that the lock required to replace
213  * the bar struct at foo->bar is held.
214  *
215  * Note that the list of conditions may also include indications of when a lock
216  * need not be held, for example during initialisation or destruction of the
217  * target struct:
218  *
219  *      bar = rcu_dereference_check(foo->bar, rcu_read_lock_held() ||
220  *                                            lockdep_is_held(&foo->lock) ||
221  *                                            atomic_read(&foo->usage) == 0);
222  */
223 #define rcu_dereference_check(p, c) \
224         ({ \
225                 if (debug_lockdep_rcu_enabled() && !(c)) \
226                         lockdep_rcu_dereference(__FILE__, __LINE__); \
227                 rcu_dereference_raw(p); \
228         })
229
230 /**
231  * rcu_dereference_protected - fetch RCU pointer when updates prevented
232  *
233  * Return the value of the specified RCU-protected pointer, but omit
234  * both the smp_read_barrier_depends() and the ACCESS_ONCE().  This
235  * is useful in cases where update-side locks prevent the value of the
236  * pointer from changing.  Please note that this primitive does -not-
237  * prevent the compiler from repeating this reference or combining it
238  * with other references, so it should not be used without protection
239  * of appropriate locks.
240  */
241 #define rcu_dereference_protected(p, c) \
242         ({ \
243                 if (debug_lockdep_rcu_enabled() && !(c)) \
244                         lockdep_rcu_dereference(__FILE__, __LINE__); \
245                 (p); \
246         })
247
248 #else /* #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
249
250 #define rcu_dereference_check(p, c)     rcu_dereference_raw(p)
251 #define rcu_dereference_protected(p, c) (p)
252
253 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
254
255 /**
256  * rcu_access_pointer - fetch RCU pointer with no dereferencing
257  *
258  * Return the value of the specified RCU-protected pointer, but omit the
259  * smp_read_barrier_depends() and keep the ACCESS_ONCE().  This is useful
260  * when the value of this pointer is accessed, but the pointer is not
261  * dereferenced, for example, when testing an RCU-protected pointer against
262  * NULL.  This may also be used in cases where update-side locks prevent
263  * the value of the pointer from changing, but rcu_dereference_protected()
264  * is a lighter-weight primitive for this use case.
265  */
266 #define rcu_access_pointer(p)   ACCESS_ONCE(p)
267
268 /**
269  * rcu_read_lock - mark the beginning of an RCU read-side critical section.
270  *
271  * When synchronize_rcu() is invoked on one CPU while other CPUs
272  * are within RCU read-side critical sections, then the
273  * synchronize_rcu() is guaranteed to block until after all the other
274  * CPUs exit their critical sections.  Similarly, if call_rcu() is invoked
275  * on one CPU while other CPUs are within RCU read-side critical
276  * sections, invocation of the corresponding RCU callback is deferred
277  * until after the all the other CPUs exit their critical sections.
278  *
279  * Note, however, that RCU callbacks are permitted to run concurrently
280  * with RCU read-side critical sections.  One way that this can happen
281  * is via the following sequence of events: (1) CPU 0 enters an RCU
282  * read-side critical section, (2) CPU 1 invokes call_rcu() to register
283  * an RCU callback, (3) CPU 0 exits the RCU read-side critical section,
284  * (4) CPU 2 enters a RCU read-side critical section, (5) the RCU
285  * callback is invoked.  This is legal, because the RCU read-side critical
286  * section that was running concurrently with the call_rcu() (and which
287  * therefore might be referencing something that the corresponding RCU
288  * callback would free up) has completed before the corresponding
289  * RCU callback is invoked.
290  *
291  * RCU read-side critical sections may be nested.  Any deferred actions
292  * will be deferred until the outermost RCU read-side critical section
293  * completes.
294  *
295  * It is illegal to block while in an RCU read-side critical section.
296  */
297 static inline void rcu_read_lock(void)
298 {
299         __rcu_read_lock();
300         __acquire(RCU);
301         rcu_read_acquire();
302 }
303
304 /*
305  * So where is rcu_write_lock()?  It does not exist, as there is no
306  * way for writers to lock out RCU readers.  This is a feature, not
307  * a bug -- this property is what provides RCU's performance benefits.
308  * Of course, writers must coordinate with each other.  The normal
309  * spinlock primitives work well for this, but any other technique may be
310  * used as well.  RCU does not care how the writers keep out of each
311  * others' way, as long as they do so.
312  */
313
314 /**
315  * rcu_read_unlock - marks the end of an RCU read-side critical section.
316  *
317  * See rcu_read_lock() for more information.
318  */
319 static inline void rcu_read_unlock(void)
320 {
321         rcu_read_release();
322         __release(RCU);
323         __rcu_read_unlock();
324 }
325
326 /**
327  * rcu_read_lock_bh - mark the beginning of a softirq-only RCU critical section
328  *
329  * This is equivalent of rcu_read_lock(), but to be used when updates
330  * are being done using call_rcu_bh(). Since call_rcu_bh() callbacks
331  * consider completion of a softirq handler to be a quiescent state,
332  * a process in RCU read-side critical section must be protected by
333  * disabling softirqs. Read-side critical sections in interrupt context
334  * can use just rcu_read_lock().
335  *
336  */
337 static inline void rcu_read_lock_bh(void)
338 {
339         __rcu_read_lock_bh();
340         __acquire(RCU_BH);
341         rcu_read_acquire_bh();
342 }
343
344 /*
345  * rcu_read_unlock_bh - marks the end of a softirq-only RCU critical section
346  *
347  * See rcu_read_lock_bh() for more information.
348  */
349 static inline void rcu_read_unlock_bh(void)
350 {
351         rcu_read_release_bh();
352         __release(RCU_BH);
353         __rcu_read_unlock_bh();
354 }
355
356 /**
357  * rcu_read_lock_sched - mark the beginning of a RCU-classic critical section
358  *
359  * Should be used with either
360  * - synchronize_sched()
361  * or
362  * - call_rcu_sched() and rcu_barrier_sched()
363  * on the write-side to insure proper synchronization.
364  */
365 static inline void rcu_read_lock_sched(void)
366 {
367         preempt_disable();
368         __acquire(RCU_SCHED);
369         rcu_read_acquire_sched();
370 }
371
372 /* Used by lockdep and tracing: cannot be traced, cannot call lockdep. */
373 static inline notrace void rcu_read_lock_sched_notrace(void)
374 {
375         preempt_disable_notrace();
376         __acquire(RCU_SCHED);
377 }
378
379 /*
380  * rcu_read_unlock_sched - marks the end of a RCU-classic critical section
381  *
382  * See rcu_read_lock_sched for more information.
383  */
384 static inline void rcu_read_unlock_sched(void)
385 {
386         rcu_read_release_sched();
387         __release(RCU_SCHED);
388         preempt_enable();
389 }
390
391 /* Used by lockdep and tracing: cannot be traced, cannot call lockdep. */
392 static inline notrace void rcu_read_unlock_sched_notrace(void)
393 {
394         __release(RCU_SCHED);
395         preempt_enable_notrace();
396 }
397
398
399 /**
400  * rcu_dereference_raw - fetch an RCU-protected pointer
401  *
402  * The caller must be within some flavor of RCU read-side critical
403  * section, or must be otherwise preventing the pointer from changing,
404  * for example, by holding an appropriate lock.  This pointer may later
405  * be safely dereferenced.  It is the caller's responsibility to have
406  * done the right thing, as this primitive does no checking of any kind.
407  *
408  * Inserts memory barriers on architectures that require them
409  * (currently only the Alpha), and, more importantly, documents
410  * exactly which pointers are protected by RCU.
411  */
412 #define rcu_dereference_raw(p)  ({ \
413                                 typeof(p) _________p1 = ACCESS_ONCE(p); \
414                                 smp_read_barrier_depends(); \
415                                 (_________p1); \
416                                 })
417
418 /**
419  * rcu_dereference - fetch an RCU-protected pointer, checking for RCU
420  *
421  * Makes rcu_dereference_check() do the dirty work.
422  */
423 #define rcu_dereference(p) \
424         rcu_dereference_check(p, rcu_read_lock_held())
425
426 /**
427  * rcu_dereference_bh - fetch an RCU-protected pointer, checking for RCU-bh
428  *
429  * Makes rcu_dereference_check() do the dirty work.
430  */
431 #define rcu_dereference_bh(p) \
432                 rcu_dereference_check(p, rcu_read_lock_bh_held())
433
434 /**
435  * rcu_dereference_sched - fetch RCU-protected pointer, checking for RCU-sched
436  *
437  * Makes rcu_dereference_check() do the dirty work.
438  */
439 #define rcu_dereference_sched(p) \
440                 rcu_dereference_check(p, rcu_read_lock_sched_held())
441
442 /**
443  * rcu_assign_pointer - assign (publicize) a pointer to a newly
444  * initialized structure that will be dereferenced by RCU read-side
445  * critical sections.  Returns the value assigned.
446  *
447  * Inserts memory barriers on architectures that require them
448  * (pretty much all of them other than x86), and also prevents
449  * the compiler from reordering the code that initializes the
450  * structure after the pointer assignment.  More importantly, this
451  * call documents which pointers will be dereferenced by RCU read-side
452  * code.
453  */
454
455 #define rcu_assign_pointer(p, v) \
456         ({ \
457                 if (!__builtin_constant_p(v) || \
458                     ((v) != NULL)) \
459                         smp_wmb(); \
460                 (p) = (v); \
461         })
462
463 /* Infrastructure to implement the synchronize_() primitives. */
464
465 struct rcu_synchronize {
466         struct rcu_head head;
467         struct completion completion;
468 };
469
470 extern void wakeme_after_rcu(struct rcu_head  *head);
471
472 /**
473  * call_rcu - Queue an RCU callback for invocation after a grace period.
474  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
475  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
476  *
477  * The update function will be invoked some time after a full grace
478  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
479  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
480  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
481  * and may be nested.
482  */
483 extern void call_rcu(struct rcu_head *head,
484                               void (*func)(struct rcu_head *head));
485
486 /**
487  * call_rcu_bh - Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
488  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
489  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
490  *
491  * The update function will be invoked some time after a full grace
492  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
493  * read-side critical sections have completed. call_rcu_bh() assumes
494  * that the read-side critical sections end on completion of a softirq
495  * handler. This means that read-side critical sections in process
496  * context must not be interrupted by softirqs. This interface is to be
497  * used when most of the read-side critical sections are in softirq context.
498  * RCU read-side critical sections are delimited by :
499  *  - rcu_read_lock() and  rcu_read_unlock(), if in interrupt context.
500  *  OR
501  *  - rcu_read_lock_bh() and rcu_read_unlock_bh(), if in process context.
502  *  These may be nested.
503  */
504 extern void call_rcu_bh(struct rcu_head *head,
505                         void (*func)(struct rcu_head *head));
506
507 #endif /* __LINUX_RCUPDATE_H */