rcu: Introduce lockdep-based checking to RCU read-side primitives
[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 /**
45  * struct rcu_head - callback structure for use with RCU
46  * @next: next update requests in a list
47  * @func: actual update function to call after the grace period.
48  */
49 struct rcu_head {
50         struct rcu_head *next;
51         void (*func)(struct rcu_head *head);
52 };
53
54 /* Exported common interfaces */
55 extern void synchronize_rcu_bh(void);
56 extern void synchronize_sched(void);
57 extern void rcu_barrier(void);
58 extern void rcu_barrier_bh(void);
59 extern void rcu_barrier_sched(void);
60 extern void synchronize_sched_expedited(void);
61 extern int sched_expedited_torture_stats(char *page);
62
63 /* Internal to kernel */
64 extern void rcu_init(void);
65
66 #if defined(CONFIG_TREE_RCU) || defined(CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU)
67 #include <linux/rcutree.h>
68 #elif defined(CONFIG_TINY_RCU)
69 #include <linux/rcutiny.h>
70 #else
71 #error "Unknown RCU implementation specified to kernel configuration"
72 #endif
73
74 #define RCU_HEAD_INIT   { .next = NULL, .func = NULL }
75 #define RCU_HEAD(head) struct rcu_head head = RCU_HEAD_INIT
76 #define INIT_RCU_HEAD(ptr) do { \
77        (ptr)->next = NULL; (ptr)->func = NULL; \
78 } while (0)
79
80 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
81
82 extern struct lockdep_map rcu_lock_map;
83 # define rcu_read_acquire() \
84                 lock_acquire(&rcu_lock_map, 0, 0, 2, 1, NULL, _THIS_IP_)
85 # define rcu_read_release()     lock_release(&rcu_lock_map, 1, _THIS_IP_)
86
87 extern struct lockdep_map rcu_bh_lock_map;
88 # define rcu_read_acquire_bh() \
89                 lock_acquire(&rcu_bh_lock_map, 0, 0, 2, 1, NULL, _THIS_IP_)
90 # define rcu_read_release_bh()  lock_release(&rcu_bh_lock_map, 1, _THIS_IP_)
91
92 extern struct lockdep_map rcu_sched_lock_map;
93 # define rcu_read_acquire_sched() \
94                 lock_acquire(&rcu_sched_lock_map, 0, 0, 2, 1, NULL, _THIS_IP_)
95 # define rcu_read_release_sched() \
96                 lock_release(&rcu_sched_lock_map, 1, _THIS_IP_)
97
98 /**
99  * rcu_read_lock_held - might we be in RCU read-side critical section?
100  *
101  * If CONFIG_PROVE_LOCKING is selected and enabled, returns nonzero iff in
102  * an RCU read-side critical section.  In absence of CONFIG_PROVE_LOCKING,
103  * this assumes we are in an RCU read-side critical section unless it can
104  * prove otherwise.
105  */
106 static inline int rcu_read_lock_held(void)
107 {
108         if (debug_locks)
109                 return lock_is_held(&rcu_lock_map);
110         return 1;
111 }
112
113 /**
114  * rcu_read_lock_bh_held - might we be in RCU-bh read-side critical section?
115  *
116  * If CONFIG_PROVE_LOCKING is selected and enabled, returns nonzero iff in
117  * an RCU-bh read-side critical section.  In absence of CONFIG_PROVE_LOCKING,
118  * this assumes we are in an RCU-bh read-side critical section unless it can
119  * prove otherwise.
120  */
121 static inline int rcu_read_lock_bh_held(void)
122 {
123         if (debug_locks)
124                 return lock_is_held(&rcu_bh_lock_map);
125         return 1;
126 }
127
128 /**
129  * rcu_read_lock_sched_held - might we be in RCU-sched read-side critical section?
130  *
131  * If CONFIG_PROVE_LOCKING is selected and enabled, returns nonzero iff in an
132  * RCU-sched read-side critical section.  In absence of CONFIG_PROVE_LOCKING,
133  * this assumes we are in an RCU-sched read-side critical section unless it
134  * can prove otherwise.  Note that disabling of preemption (including
135  * disabling irqs) counts as an RCU-sched read-side critical section.
136  */
137 static inline int rcu_read_lock_sched_held(void)
138 {
139         int lockdep_opinion = 0;
140
141         if (debug_locks)
142                 lockdep_opinion = lock_is_held(&rcu_sched_lock_map);
143         return lockdep_opinion || preempt_count() != 0;
144 }
145
146 #else /* #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
147
148 # define rcu_read_acquire()             do { } while (0)
149 # define rcu_read_release()             do { } while (0)
150 # define rcu_read_acquire_bh()          do { } while (0)
151 # define rcu_read_release_bh()          do { } while (0)
152 # define rcu_read_acquire_sched()       do { } while (0)
153 # define rcu_read_release_sched()       do { } while (0)
154
155 static inline int rcu_read_lock_held(void)
156 {
157         return 1;
158 }
159
160 static inline int rcu_read_lock_bh_held(void)
161 {
162         return 1;
163 }
164
165 static inline int rcu_read_lock_sched_held(void)
166 {
167         return preempt_count() != 0;
168 }
169
170 #endif /* #else #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
171
172 #ifdef CONFIG_PROVE_RCU
173
174 /**
175  * rcu_dereference_check - rcu_dereference with debug checking
176  *
177  * Do an rcu_dereference(), but check that the context is correct.
178  * For example, rcu_dereference_check(gp, rcu_read_lock_held()) to
179  * ensure that the rcu_dereference_check() executes within an RCU
180  * read-side critical section.  It is also possible to check for
181  * locks being held, for example, by using lockdep_is_held().
182  */
183 #define rcu_dereference_check(p, c) \
184         ({ \
185                 if (debug_locks) \
186                         WARN_ON_ONCE(!(c)); \
187                 rcu_dereference(p); \
188         })
189
190 #else /* #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
191
192 #define rcu_dereference_check(p, c)     rcu_dereference(p)
193
194 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
195
196 /**
197  * rcu_read_lock - mark the beginning of an RCU read-side critical section.
198  *
199  * When synchronize_rcu() is invoked on one CPU while other CPUs
200  * are within RCU read-side critical sections, then the
201  * synchronize_rcu() is guaranteed to block until after all the other
202  * CPUs exit their critical sections.  Similarly, if call_rcu() is invoked
203  * on one CPU while other CPUs are within RCU read-side critical
204  * sections, invocation of the corresponding RCU callback is deferred
205  * until after the all the other CPUs exit their critical sections.
206  *
207  * Note, however, that RCU callbacks are permitted to run concurrently
208  * with RCU read-side critical sections.  One way that this can happen
209  * is via the following sequence of events: (1) CPU 0 enters an RCU
210  * read-side critical section, (2) CPU 1 invokes call_rcu() to register
211  * an RCU callback, (3) CPU 0 exits the RCU read-side critical section,
212  * (4) CPU 2 enters a RCU read-side critical section, (5) the RCU
213  * callback is invoked.  This is legal, because the RCU read-side critical
214  * section that was running concurrently with the call_rcu() (and which
215  * therefore might be referencing something that the corresponding RCU
216  * callback would free up) has completed before the corresponding
217  * RCU callback is invoked.
218  *
219  * RCU read-side critical sections may be nested.  Any deferred actions
220  * will be deferred until the outermost RCU read-side critical section
221  * completes.
222  *
223  * It is illegal to block while in an RCU read-side critical section.
224  */
225 static inline void rcu_read_lock(void)
226 {
227         __rcu_read_lock();
228         __acquire(RCU);
229         rcu_read_acquire();
230 }
231
232 /*
233  * So where is rcu_write_lock()?  It does not exist, as there is no
234  * way for writers to lock out RCU readers.  This is a feature, not
235  * a bug -- this property is what provides RCU's performance benefits.
236  * Of course, writers must coordinate with each other.  The normal
237  * spinlock primitives work well for this, but any other technique may be
238  * used as well.  RCU does not care how the writers keep out of each
239  * others' way, as long as they do so.
240  */
241
242 /**
243  * rcu_read_unlock - marks the end of an RCU read-side critical section.
244  *
245  * See rcu_read_lock() for more information.
246  */
247 static inline void rcu_read_unlock(void)
248 {
249         rcu_read_release();
250         __release(RCU);
251         __rcu_read_unlock();
252 }
253
254 /**
255  * rcu_read_lock_bh - mark the beginning of a softirq-only RCU critical section
256  *
257  * This is equivalent of rcu_read_lock(), but to be used when updates
258  * are being done using call_rcu_bh(). Since call_rcu_bh() callbacks
259  * consider completion of a softirq handler to be a quiescent state,
260  * a process in RCU read-side critical section must be protected by
261  * disabling softirqs. Read-side critical sections in interrupt context
262  * can use just rcu_read_lock().
263  *
264  */
265 static inline void rcu_read_lock_bh(void)
266 {
267         __rcu_read_lock_bh();
268         __acquire(RCU_BH);
269         rcu_read_acquire_bh();
270 }
271
272 /*
273  * rcu_read_unlock_bh - marks the end of a softirq-only RCU critical section
274  *
275  * See rcu_read_lock_bh() for more information.
276  */
277 static inline void rcu_read_unlock_bh(void)
278 {
279         rcu_read_release_bh();
280         __release(RCU_BH);
281         __rcu_read_unlock_bh();
282 }
283
284 /**
285  * rcu_read_lock_sched - mark the beginning of a RCU-classic critical section
286  *
287  * Should be used with either
288  * - synchronize_sched()
289  * or
290  * - call_rcu_sched() and rcu_barrier_sched()
291  * on the write-side to insure proper synchronization.
292  */
293 static inline void rcu_read_lock_sched(void)
294 {
295         preempt_disable();
296         __acquire(RCU_SCHED);
297         rcu_read_acquire_sched();
298 }
299
300 /* Used by lockdep and tracing: cannot be traced, cannot call lockdep. */
301 static inline notrace void rcu_read_lock_sched_notrace(void)
302 {
303         preempt_disable_notrace();
304         __acquire(RCU_SCHED);
305 }
306
307 /*
308  * rcu_read_unlock_sched - marks the end of a RCU-classic critical section
309  *
310  * See rcu_read_lock_sched for more information.
311  */
312 static inline void rcu_read_unlock_sched(void)
313 {
314         rcu_read_release_sched();
315         __release(RCU_SCHED);
316         preempt_enable();
317 }
318
319 /* Used by lockdep and tracing: cannot be traced, cannot call lockdep. */
320 static inline notrace void rcu_read_unlock_sched_notrace(void)
321 {
322         __release(RCU_SCHED);
323         preempt_enable_notrace();
324 }
325
326
327 /**
328  * rcu_dereference - fetch an RCU-protected pointer in an
329  * RCU read-side critical section.  This pointer may later
330  * be safely dereferenced.
331  *
332  * Inserts memory barriers on architectures that require them
333  * (currently only the Alpha), and, more importantly, documents
334  * exactly which pointers are protected by RCU.
335  */
336
337 #define rcu_dereference(p)     ({ \
338                                 typeof(p) _________p1 = ACCESS_ONCE(p); \
339                                 smp_read_barrier_depends(); \
340                                 (_________p1); \
341                                 })
342
343 /**
344  * rcu_assign_pointer - assign (publicize) a pointer to a newly
345  * initialized structure that will be dereferenced by RCU read-side
346  * critical sections.  Returns the value assigned.
347  *
348  * Inserts memory barriers on architectures that require them
349  * (pretty much all of them other than x86), and also prevents
350  * the compiler from reordering the code that initializes the
351  * structure after the pointer assignment.  More importantly, this
352  * call documents which pointers will be dereferenced by RCU read-side
353  * code.
354  */
355
356 #define rcu_assign_pointer(p, v) \
357         ({ \
358                 if (!__builtin_constant_p(v) || \
359                     ((v) != NULL)) \
360                         smp_wmb(); \
361                 (p) = (v); \
362         })
363
364 /* Infrastructure to implement the synchronize_() primitives. */
365
366 struct rcu_synchronize {
367         struct rcu_head head;
368         struct completion completion;
369 };
370
371 extern void wakeme_after_rcu(struct rcu_head  *head);
372
373 /**
374  * call_rcu - Queue an RCU callback for invocation after a grace period.
375  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
376  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
377  *
378  * The update function will be invoked some time after a full grace
379  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
380  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
381  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
382  * and may be nested.
383  */
384 extern void call_rcu(struct rcu_head *head,
385                               void (*func)(struct rcu_head *head));
386
387 /**
388  * call_rcu_bh - Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
389  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
390  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
391  *
392  * The update function will be invoked some time after a full grace
393  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
394  * read-side critical sections have completed. call_rcu_bh() assumes
395  * that the read-side critical sections end on completion of a softirq
396  * handler. This means that read-side critical sections in process
397  * context must not be interrupted by softirqs. This interface is to be
398  * used when most of the read-side critical sections are in softirq context.
399  * RCU read-side critical sections are delimited by :
400  *  - rcu_read_lock() and  rcu_read_unlock(), if in interrupt context.
401  *  OR
402  *  - rcu_read_lock_bh() and rcu_read_unlock_bh(), if in process context.
403  *  These may be nested.
404  */
405 extern void call_rcu_bh(struct rcu_head *head,
406                         void (*func)(struct rcu_head *head));
407
408 #endif /* __LINUX_RCUPDATE_H */