sh: convert /proc/cpu/aligmnent, /proc/cpu/kernel_alignment to seq_file
[safe/jmp/linux-2.6] / 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 <linux/nmi.h>
39 #include <asm/atomic.h>
40 #include <linux/bitops.h>
41 #include <linux/module.h>
42 #include <linux/completion.h>
43 #include <linux/moduleparam.h>
44 #include <linux/percpu.h>
45 #include <linux/notifier.h>
46 #include <linux/cpu.h>
47 #include <linux/mutex.h>
48 #include <linux/time.h>
49
50 #include "rcutree.h"
51
52 /* Data structures. */
53
54 #define RCU_STATE_INITIALIZER(name) { \
55         .level = { &name.node[0] }, \
56         .levelcnt = { \
57                 NUM_RCU_LVL_0,  /* root of hierarchy. */ \
58                 NUM_RCU_LVL_1, \
59                 NUM_RCU_LVL_2, \
60                 NUM_RCU_LVL_3, /* == MAX_RCU_LVLS */ \
61         }, \
62         .signaled = RCU_GP_IDLE, \
63         .gpnum = -300, \
64         .completed = -300, \
65         .onofflock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.onofflock), \
66         .orphan_cbs_list = NULL, \
67         .orphan_cbs_tail = &name.orphan_cbs_list, \
68         .orphan_qlen = 0, \
69         .fqslock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.fqslock), \
70         .n_force_qs = 0, \
71         .n_force_qs_ngp = 0, \
72 }
73
74 struct rcu_state rcu_sched_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_sched_state);
75 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_sched_data);
76
77 struct rcu_state rcu_bh_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh_state);
78 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data);
79
80
81 /*
82  * Return true if an RCU grace period is in progress.  The ACCESS_ONCE()s
83  * permit this function to be invoked without holding the root rcu_node
84  * structure's ->lock, but of course results can be subject to change.
85  */
86 static int rcu_gp_in_progress(struct rcu_state *rsp)
87 {
88         return ACCESS_ONCE(rsp->completed) != ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
89 }
90
91 /*
92  * Note a quiescent state.  Because we do not need to know
93  * how many quiescent states passed, just if there was at least
94  * one since the start of the grace period, this just sets a flag.
95  */
96 void rcu_sched_qs(int cpu)
97 {
98         struct rcu_data *rdp;
99
100         rdp = &per_cpu(rcu_sched_data, cpu);
101         rdp->passed_quiesc_completed = rdp->completed;
102         barrier();
103         rdp->passed_quiesc = 1;
104         rcu_preempt_note_context_switch(cpu);
105 }
106
107 void rcu_bh_qs(int cpu)
108 {
109         struct rcu_data *rdp;
110
111         rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
112         rdp->passed_quiesc_completed = rdp->completed;
113         barrier();
114         rdp->passed_quiesc = 1;
115 }
116
117 #ifdef CONFIG_NO_HZ
118 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
119         .dynticks_nesting = 1,
120         .dynticks = 1,
121 };
122 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
123
124 static int blimit = 10;         /* Maximum callbacks per softirq. */
125 static int qhimark = 10000;     /* If this many pending, ignore blimit. */
126 static int qlowmark = 100;      /* Once only this many pending, use blimit. */
127
128 module_param(blimit, int, 0);
129 module_param(qhimark, int, 0);
130 module_param(qlowmark, int, 0);
131
132 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed);
133 static int rcu_pending(int cpu);
134
135 /*
136  * Return the number of RCU-sched batches processed thus far for debug & stats.
137  */
138 long rcu_batches_completed_sched(void)
139 {
140         return rcu_sched_state.completed;
141 }
142 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_sched);
143
144 /*
145  * Return the number of RCU BH batches processed thus far for debug & stats.
146  */
147 long rcu_batches_completed_bh(void)
148 {
149         return rcu_bh_state.completed;
150 }
151 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
152
153 /*
154  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
155  */
156 static int
157 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
158 {
159         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
160 }
161
162 /*
163  * Does the current CPU require a yet-as-unscheduled grace period?
164  */
165 static int
166 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
167 {
168         return *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] && !rcu_gp_in_progress(rsp);
169 }
170
171 /*
172  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
173  */
174 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
175 {
176         return &rsp->node[0];
177 }
178
179 #ifdef CONFIG_SMP
180
181 /*
182  * If the specified CPU is offline, tell the caller that it is in
183  * a quiescent state.  Otherwise, whack it with a reschedule IPI.
184  * Grace periods can end up waiting on an offline CPU when that
185  * CPU is in the process of coming online -- it will be added to the
186  * rcu_node bitmasks before it actually makes it online.  The same thing
187  * can happen while a CPU is in the process of coming online.  Because this
188  * race is quite rare, we check for it after detecting that the grace
189  * period has been delayed rather than checking each and every CPU
190  * each and every time we start a new grace period.
191  */
192 static int rcu_implicit_offline_qs(struct rcu_data *rdp)
193 {
194         /*
195          * If the CPU is offline, it is in a quiescent state.  We can
196          * trust its state not to change because interrupts are disabled.
197          */
198         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
199                 rdp->offline_fqs++;
200                 return 1;
201         }
202
203         /* If preemptable RCU, no point in sending reschedule IPI. */
204         if (rdp->preemptable)
205                 return 0;
206
207         /* The CPU is online, so send it a reschedule IPI. */
208         if (rdp->cpu != smp_processor_id())
209                 smp_send_reschedule(rdp->cpu);
210         else
211                 set_need_resched();
212         rdp->resched_ipi++;
213         return 0;
214 }
215
216 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
217
218 #ifdef CONFIG_NO_HZ
219
220 /**
221  * rcu_enter_nohz - inform RCU that current CPU is entering nohz
222  *
223  * Enter nohz mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
224  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
225  * critical sections can occur in irq handlers in nohz mode, a possibility
226  * handled by rcu_irq_enter() and rcu_irq_exit()).
227  */
228 void rcu_enter_nohz(void)
229 {
230         unsigned long flags;
231         struct rcu_dynticks *rdtp;
232
233         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
234         local_irq_save(flags);
235         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
236         rdtp->dynticks++;
237         rdtp->dynticks_nesting--;
238         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks & 0x1);
239         local_irq_restore(flags);
240 }
241
242 /*
243  * rcu_exit_nohz - inform RCU that current CPU is leaving nohz
244  *
245  * Exit nohz mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
246  * read-side critical sections normally occur.
247  */
248 void rcu_exit_nohz(void)
249 {
250         unsigned long flags;
251         struct rcu_dynticks *rdtp;
252
253         local_irq_save(flags);
254         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
255         rdtp->dynticks++;
256         rdtp->dynticks_nesting++;
257         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks & 0x1));
258         local_irq_restore(flags);
259         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
260 }
261
262 /**
263  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
264  *
265  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
266  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
267  * RCU grace-period handling know that the CPU is active.
268  */
269 void rcu_nmi_enter(void)
270 {
271         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
272
273         if (rdtp->dynticks & 0x1)
274                 return;
275         rdtp->dynticks_nmi++;
276         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks_nmi & 0x1));
277         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
278 }
279
280 /**
281  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
282  *
283  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
284  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
285  * RCU grace-period handling know that the CPU is no longer active.
286  */
287 void rcu_nmi_exit(void)
288 {
289         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
290
291         if (rdtp->dynticks & 0x1)
292                 return;
293         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
294         rdtp->dynticks_nmi++;
295         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nmi & 0x1);
296 }
297
298 /**
299  * rcu_irq_enter - inform RCU of entry to hard irq context
300  *
301  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, this updates the
302  * rdtp->dynticks to let the RCU handling know that the CPU is active.
303  */
304 void rcu_irq_enter(void)
305 {
306         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
307
308         if (rdtp->dynticks_nesting++)
309                 return;
310         rdtp->dynticks++;
311         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks & 0x1));
312         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
313 }
314
315 /**
316  * rcu_irq_exit - inform RCU of exit from hard irq context
317  *
318  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, update the rdp->dynticks
319  * to put let the RCU handling be aware that the CPU is going back to idle
320  * with no ticks.
321  */
322 void rcu_irq_exit(void)
323 {
324         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
325
326         if (--rdtp->dynticks_nesting)
327                 return;
328         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
329         rdtp->dynticks++;
330         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks & 0x1);
331
332         /* If the interrupt queued a callback, get out of dyntick mode. */
333         if (__get_cpu_var(rcu_sched_data).nxtlist ||
334             __get_cpu_var(rcu_bh_data).nxtlist)
335                 set_need_resched();
336 }
337
338 /*
339  * Record the specified "completed" value, which is later used to validate
340  * dynticks counter manipulations.  Specify "rsp->completed - 1" to
341  * unconditionally invalidate any future dynticks manipulations (which is
342  * useful at the beginning of a grace period).
343  */
344 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
345 {
346         rsp->dynticks_completed = comp;
347 }
348
349 #ifdef CONFIG_SMP
350
351 /*
352  * Recall the previously recorded value of the completion for dynticks.
353  */
354 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
355 {
356         return rsp->dynticks_completed;
357 }
358
359 /*
360  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
361  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
362  * is in dynticks idle mode, which is an extended quiescent state.
363  */
364 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
365 {
366         int ret;
367         int snap;
368         int snap_nmi;
369
370         snap = rdp->dynticks->dynticks;
371         snap_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
372         smp_mb();       /* Order sampling of snap with end of grace period. */
373         rdp->dynticks_snap = snap;
374         rdp->dynticks_nmi_snap = snap_nmi;
375         ret = ((snap & 0x1) == 0) && ((snap_nmi & 0x1) == 0);
376         if (ret)
377                 rdp->dynticks_fqs++;
378         return ret;
379 }
380
381 /*
382  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
383  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
384  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
385  * for this same CPU.
386  */
387 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
388 {
389         long curr;
390         long curr_nmi;
391         long snap;
392         long snap_nmi;
393
394         curr = rdp->dynticks->dynticks;
395         snap = rdp->dynticks_snap;
396         curr_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
397         snap_nmi = rdp->dynticks_nmi_snap;
398         smp_mb(); /* force ordering with cpu entering/leaving dynticks. */
399
400         /*
401          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
402          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
403          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
404          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
405          * read-side critical section that started before the beginning
406          * of the current RCU grace period.
407          */
408         if ((curr != snap || (curr & 0x1) == 0) &&
409             (curr_nmi != snap_nmi || (curr_nmi & 0x1) == 0)) {
410                 rdp->dynticks_fqs++;
411                 return 1;
412         }
413
414         /* Go check for the CPU being offline. */
415         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
416 }
417
418 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
419
420 #else /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
421
422 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
423 {
424 }
425
426 #ifdef CONFIG_SMP
427
428 /*
429  * If there are no dynticks, then the only way that a CPU can passively
430  * be in a quiescent state is to be offline.  Unlike dynticks idle, which
431  * is a point in time during the prior (already finished) grace period,
432  * an offline CPU is always in a quiescent state, and thus can be
433  * unconditionally applied.  So just return the current value of completed.
434  */
435 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
436 {
437         return rsp->completed;
438 }
439
440 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
441 {
442         return 0;
443 }
444
445 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
446 {
447         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
448 }
449
450 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
451
452 #endif /* #else #ifdef CONFIG_NO_HZ */
453
454 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
455
456 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
457 {
458         rsp->gp_start = jiffies;
459         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_CHECK;
460 }
461
462 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
463 {
464         int cpu;
465         long delta;
466         unsigned long flags;
467         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
468
469         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
470
471         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
472         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
473         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || !rcu_gp_in_progress(rsp)) {
474                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
475                 return;
476         }
477         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
478
479         /*
480          * Now rat on any tasks that got kicked up to the root rcu_node
481          * due to CPU offlining.
482          */
483         rcu_print_task_stall(rnp);
484         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
485
486         /* OK, time to rat on our buddy... */
487
488         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU stalls:");
489         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
490                 rcu_print_task_stall(rnp);
491                 if (rnp->qsmask == 0)
492                         continue;
493                 for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
494                         if (rnp->qsmask & (1UL << cpu))
495                                 printk(" %d", rnp->grplo + cpu);
496         }
497         printk(" (detected by %d, t=%ld jiffies)\n",
498                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start));
499         trigger_all_cpu_backtrace();
500
501         force_quiescent_state(rsp, 0);  /* Kick them all. */
502 }
503
504 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
505 {
506         unsigned long flags;
507         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
508
509         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU %d stall (t=%lu jiffies)\n",
510                         smp_processor_id(), jiffies - rsp->gp_start);
511         trigger_all_cpu_backtrace();
512
513         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
514         if ((long)(jiffies - rsp->jiffies_stall) >= 0)
515                 rsp->jiffies_stall =
516                         jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
517         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
518
519         set_need_resched();  /* kick ourselves to get things going. */
520 }
521
522 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
523 {
524         long delta;
525         struct rcu_node *rnp;
526
527         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
528         rnp = rdp->mynode;
529         if ((rnp->qsmask & rdp->grpmask) && delta >= 0) {
530
531                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
532                 print_cpu_stall(rsp);
533
534         } else if (rcu_gp_in_progress(rsp) && delta >= RCU_STALL_RAT_DELAY) {
535
536                 /* They had two time units to dump stack, so complain. */
537                 print_other_cpu_stall(rsp);
538         }
539 }
540
541 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
542
543 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
544 {
545 }
546
547 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
548 {
549 }
550
551 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
552
553 /*
554  * Update CPU-local rcu_data state to record the newly noticed grace period.
555  * This is used both when we started the grace period and when we notice
556  * that someone else started the grace period.
557  */
558 static void note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
559 {
560         rdp->qs_pending = 1;
561         rdp->passed_quiesc = 0;
562         rdp->gpnum = rsp->gpnum;
563 }
564
565 /*
566  * Did someone else start a new RCU grace period start since we last
567  * checked?  Update local state appropriately if so.  Must be called
568  * on the CPU corresponding to rdp.
569  */
570 static int
571 check_for_new_grace_period(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
572 {
573         unsigned long flags;
574         int ret = 0;
575
576         local_irq_save(flags);
577         if (rdp->gpnum != rsp->gpnum) {
578                 note_new_gpnum(rsp, rdp);
579                 ret = 1;
580         }
581         local_irq_restore(flags);
582         return ret;
583 }
584
585 /*
586  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
587  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
588  * the root node's ->lock, which is released before return.  Hard irqs must
589  * be disabled.
590  */
591 static void
592 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
593         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
594 {
595         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
596         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
597
598         if (!cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
599                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
600                 return;
601         }
602
603         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
604         rsp->gpnum++;
605         WARN_ON_ONCE(rsp->signaled == RCU_GP_INIT);
606         rsp->signaled = RCU_GP_INIT; /* Hold off force_quiescent_state. */
607         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
608         record_gp_stall_check_time(rsp);
609         dyntick_record_completed(rsp, rsp->completed - 1);
610         note_new_gpnum(rsp, rdp);
611
612         /*
613          * Because this CPU just now started the new grace period, we know
614          * that all of its callbacks will be covered by this upcoming grace
615          * period, even the ones that were registered arbitrarily recently.
616          * Therefore, advance all outstanding callbacks to RCU_WAIT_TAIL.
617          *
618          * Other CPUs cannot be sure exactly when the grace period started.
619          * Therefore, their recently registered callbacks must pass through
620          * an additional RCU_NEXT_READY stage, so that they will be handled
621          * by the next RCU grace period.
622          */
623         rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
624         rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
625
626         /* Special-case the common single-level case. */
627         if (NUM_RCU_NODES == 1) {
628                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
629                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
630                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
631                 rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state OK. */
632                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
633                 return;
634         }
635
636         spin_unlock(&rnp->lock);  /* leave irqs disabled. */
637
638
639         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
640         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
641
642         /*
643          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
644          * structures for all currently online CPUs in breadth-first
645          * order, starting from the root rcu_node structure.  This
646          * operation relies on the layout of the hierarchy within the
647          * rsp->node[] array.  Note that other CPUs will access only
648          * the leaves of the hierarchy, which still indicate that no
649          * grace period is in progress, at least until the corresponding
650          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
651          * CPU-hotplug operations.
652          *
653          * Note that the grace period cannot complete until we finish
654          * the initialization process, as there will be at least one
655          * qsmask bit set in the root node until that time, namely the
656          * one corresponding to this CPU, due to the fact that we have
657          * irqs disabled.
658          */
659         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
660                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
661                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
662                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
663                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
664                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
665         }
666
667         rnp = rcu_get_root(rsp);
668         spin_lock(&rnp->lock);                  /* irqs already disabled. */
669         rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state now OK. */
670         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
671         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
672 }
673
674 /*
675  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
676  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
677  * belongs.
678  */
679 static void
680 rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
681 {
682         long completed_snap;
683         unsigned long flags;
684
685         local_irq_save(flags);
686         completed_snap = ACCESS_ONCE(rsp->completed);  /* outside of lock. */
687
688         /* Did another grace period end? */
689         if (rdp->completed != completed_snap) {
690
691                 /* Advance callbacks.  No harm if list empty. */
692                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL];
693                 rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL];
694                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
695
696                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
697                 rdp->completed = completed_snap;
698         }
699         local_irq_restore(flags);
700 }
701
702 /*
703  * Clean up after the prior grace period and let rcu_start_gp() start up
704  * the next grace period if one is needed.  Note that the caller must
705  * hold rnp->lock, as required by rcu_start_gp(), which will release it.
706  */
707 static void cpu_quiet_msk_finish(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
708         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
709 {
710         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
711         rsp->completed = rsp->gpnum;
712         rsp->signaled = RCU_GP_IDLE;
713         rcu_process_gp_end(rsp, rsp->rda[smp_processor_id()]);
714         rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases root node's rnp->lock. */
715 }
716
717 /*
718  * Similar to cpu_quiet(), for which it is a helper function.  Allows
719  * a group of CPUs to be quieted at one go, though all the CPUs in the
720  * group must be represented by the same leaf rcu_node structure.
721  * That structure's lock must be held upon entry, and it is released
722  * before return.
723  */
724 static void
725 cpu_quiet_msk(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
726               unsigned long flags)
727         __releases(rnp->lock)
728 {
729         struct rcu_node *rnp_c;
730
731         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
732         for (;;) {
733                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
734
735                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
736                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
737                         return;
738                 }
739                 rnp->qsmask &= ~mask;
740                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempted_readers(rnp)) {
741
742                         /* Other bits still set at this level, so done. */
743                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
744                         return;
745                 }
746                 mask = rnp->grpmask;
747                 if (rnp->parent == NULL) {
748
749                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
750
751                         break;
752                 }
753                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
754                 rnp_c = rnp;
755                 rnp = rnp->parent;
756                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
757                 WARN_ON_ONCE(rnp_c->qsmask);
758         }
759
760         /*
761          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
762          * state for this grace period.  Invoke cpu_quiet_msk_finish()
763          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
764          */
765         cpu_quiet_msk_finish(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
766 }
767
768 /*
769  * Record a quiescent state for the specified CPU, which must either be
770  * the current CPU.  The lastcomp argument is used to make sure we are
771  * still in the grace period of interest.  We don't want to end the current
772  * grace period based on quiescent states detected in an earlier grace
773  * period!
774  */
775 static void
776 cpu_quiet(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp, long lastcomp)
777 {
778         unsigned long flags;
779         unsigned long mask;
780         struct rcu_node *rnp;
781
782         rnp = rdp->mynode;
783         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
784         if (lastcomp != ACCESS_ONCE(rsp->completed)) {
785
786                 /*
787                  * Someone beat us to it for this grace period, so leave.
788                  * The race with GP start is resolved by the fact that we
789                  * hold the leaf rcu_node lock, so that the per-CPU bits
790                  * cannot yet be initialized -- so we would simply find our
791                  * CPU's bit already cleared in cpu_quiet_msk() if this race
792                  * occurred.
793                  */
794                 rdp->passed_quiesc = 0; /* try again later! */
795                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
796                 return;
797         }
798         mask = rdp->grpmask;
799         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
800                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
801         } else {
802                 rdp->qs_pending = 0;
803
804                 /*
805                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
806                  * callbacks can be processed during the next GP.
807                  */
808                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
809
810                 cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags); /* releases rnp->lock */
811         }
812 }
813
814 /*
815  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
816  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
817  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
818  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
819  */
820 static void
821 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
822 {
823         /* If there is now a new grace period, record and return. */
824         if (check_for_new_grace_period(rsp, rdp))
825                 return;
826
827         /*
828          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
829          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
830          */
831         if (!rdp->qs_pending)
832                 return;
833
834         /*
835          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
836          * period? If no, then exit and wait for the next call.
837          */
838         if (!rdp->passed_quiesc)
839                 return;
840
841         /* Tell RCU we are done (but cpu_quiet() will be the judge of that). */
842         cpu_quiet(rdp->cpu, rsp, rdp, rdp->passed_quiesc_completed);
843 }
844
845 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
846
847 /*
848  * Move a dying CPU's RCU callbacks to the ->orphan_cbs_list for the
849  * specified flavor of RCU.  The callbacks will be adopted by the next
850  * _rcu_barrier() invocation or by the CPU_DEAD notifier, whichever
851  * comes first.  Because this is invoked from the CPU_DYING notifier,
852  * irqs are already disabled.
853  */
854 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
855 {
856         int i;
857         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
858
859         if (rdp->nxtlist == NULL)
860                 return;  /* irqs disabled, so comparison is stable. */
861         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
862         *rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxtlist;
863         rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
864         rdp->nxtlist = NULL;
865         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
866                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
867         rsp->orphan_qlen += rdp->qlen;
868         rdp->qlen = 0;
869         spin_unlock(&rsp->onofflock);  /* irqs remain disabled. */
870 }
871
872 /*
873  * Adopt previously orphaned RCU callbacks.
874  */
875 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
876 {
877         unsigned long flags;
878         struct rcu_data *rdp;
879
880         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
881         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
882         if (rsp->orphan_cbs_list == NULL) {
883                 spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
884                 return;
885         }
886         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_list;
887         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_tail;
888         rdp->qlen += rsp->orphan_qlen;
889         rsp->orphan_cbs_list = NULL;
890         rsp->orphan_cbs_tail = &rsp->orphan_cbs_list;
891         rsp->orphan_qlen = 0;
892         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
893 }
894
895 /*
896  * Remove the outgoing CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy
897  * and move all callbacks from the outgoing CPU to the current one.
898  */
899 static void __rcu_offline_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
900 {
901         unsigned long flags;
902         long lastcomp;
903         unsigned long mask;
904         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
905         struct rcu_node *rnp;
906
907         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
908         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
909
910         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
911         rnp = rdp->mynode;      /* this is the outgoing CPU's rnp. */
912         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
913         do {
914                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
915                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
916                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
917                         spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
918                         break;
919                 }
920
921                 /*
922                  * If there was a task blocking the current grace period,
923                  * and if all CPUs have checked in, we need to propagate
924                  * the quiescent state up the rcu_node hierarchy.  But that
925                  * is inconvenient at the moment due to deadlock issues if
926                  * this should end the current grace period.  So set the
927                  * offlined CPU's bit in ->qsmask in order to force the
928                  * next force_quiescent_state() invocation to clean up this
929                  * mess in a deadlock-free manner.
930                  */
931                 if (rcu_preempt_offline_tasks(rsp, rnp, rdp) && !rnp->qsmask)
932                         rnp->qsmask |= mask;
933
934                 mask = rnp->grpmask;
935                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
936                 rnp = rnp->parent;
937         } while (rnp != NULL);
938         lastcomp = rsp->completed;
939
940         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
941
942         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
943 }
944
945 /*
946  * Remove the specified CPU from the RCU hierarchy and move any pending
947  * callbacks that it might have to the current CPU.  This code assumes
948  * that at least one CPU in the system will remain running at all times.
949  * Any attempt to offline -all- CPUs is likely to strand RCU callbacks.
950  */
951 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
952 {
953         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_sched_state);
954         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_bh_state);
955         rcu_preempt_offline_cpu(cpu);
956 }
957
958 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
959
960 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
961 {
962 }
963
964 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
965 {
966 }
967
968 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
969 {
970 }
971
972 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
973
974 /*
975  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
976  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
977  */
978 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
979 {
980         unsigned long flags;
981         struct rcu_head *next, *list, **tail;
982         int count;
983
984         /* If no callbacks are ready, just return.*/
985         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
986                 return;
987
988         /*
989          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
990          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
991          */
992         local_irq_save(flags);
993         list = rdp->nxtlist;
994         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
995         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
996         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
997         for (count = RCU_NEXT_SIZE - 1; count >= 0; count--)
998                 if (rdp->nxttail[count] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
999                         rdp->nxttail[count] = &rdp->nxtlist;
1000         local_irq_restore(flags);
1001
1002         /* Invoke callbacks. */
1003         count = 0;
1004         while (list) {
1005                 next = list->next;
1006                 prefetch(next);
1007                 list->func(list);
1008                 list = next;
1009                 if (++count >= rdp->blimit)
1010                         break;
1011         }
1012
1013         local_irq_save(flags);
1014
1015         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
1016         rdp->qlen -= count;
1017         if (list != NULL) {
1018                 *tail = rdp->nxtlist;
1019                 rdp->nxtlist = list;
1020                 for (count = 0; count < RCU_NEXT_SIZE; count++)
1021                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[count])
1022                                 rdp->nxttail[count] = tail;
1023                         else
1024                                 break;
1025         }
1026
1027         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
1028         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
1029                 rdp->blimit = blimit;
1030
1031         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
1032         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
1033                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1034                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1035         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
1036                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1037
1038         local_irq_restore(flags);
1039
1040         /* Re-raise the RCU softirq if there are callbacks remaining. */
1041         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1042                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1043 }
1044
1045 /*
1046  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
1047  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
1048  * Also schedule the RCU softirq handler.
1049  *
1050  * This function must be called with hardirqs disabled.  It is normally
1051  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
1052  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
1053  */
1054 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
1055 {
1056         if (!rcu_pending(cpu))
1057                 return; /* if nothing for RCU to do. */
1058         if (user ||
1059             (idle_cpu(cpu) && rcu_scheduler_active &&
1060              !in_softirq() && hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
1061
1062                 /*
1063                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
1064                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
1065                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
1066                  * a quiescent state, so note it.
1067                  *
1068                  * No memory barrier is required here because both
1069                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
1070                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
1071                  * at least not while the corresponding CPU is online.
1072                  */
1073
1074                 rcu_sched_qs(cpu);
1075                 rcu_bh_qs(cpu);
1076
1077         } else if (!in_softirq()) {
1078
1079                 /*
1080                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
1081                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
1082                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
1083                  * critical section, so note it.
1084                  */
1085
1086                 rcu_bh_qs(cpu);
1087         }
1088         rcu_preempt_check_callbacks(cpu);
1089         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1090 }
1091
1092 #ifdef CONFIG_SMP
1093
1094 /*
1095  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
1096  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
1097  * Returns 1 if the current grace period ends while scanning (possibly
1098  * because we made it end).
1099  */
1100 static int rcu_process_dyntick(struct rcu_state *rsp, long lastcomp,
1101                                int (*f)(struct rcu_data *))
1102 {
1103         unsigned long bit;
1104         int cpu;
1105         unsigned long flags;
1106         unsigned long mask;
1107         struct rcu_node *rnp;
1108
1109         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1110                 mask = 0;
1111                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1112                 if (rsp->completed != lastcomp) {
1113                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1114                         return 1;
1115                 }
1116                 if (rnp->qsmask == 0) {
1117                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1118                         continue;
1119                 }
1120                 cpu = rnp->grplo;
1121                 bit = 1;
1122                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
1123                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0 && f(rsp->rda[cpu]))
1124                                 mask |= bit;
1125                 }
1126                 if (mask != 0 && rsp->completed == lastcomp) {
1127
1128                         /* cpu_quiet_msk() releases rnp->lock. */
1129                         cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags);
1130                         continue;
1131                 }
1132                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1133         }
1134         return 0;
1135 }
1136
1137 /*
1138  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
1139  * CPUs are in dyntick-idle mode.
1140  */
1141 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1142 {
1143         unsigned long flags;
1144         long lastcomp;
1145         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1146         u8 signaled;
1147
1148         if (!rcu_gp_in_progress(rsp))
1149                 return;  /* No grace period in progress, nothing to force. */
1150         if (!spin_trylock_irqsave(&rsp->fqslock, flags)) {
1151                 rsp->n_force_qs_lh++; /* Inexact, can lose counts.  Tough! */
1152                 return; /* Someone else is already on the job. */
1153         }
1154         if (relaxed &&
1155             (long)(rsp->jiffies_force_qs - jiffies) >= 0)
1156                 goto unlock_ret; /* no emergency and done recently. */
1157         rsp->n_force_qs++;
1158         spin_lock(&rnp->lock);
1159         lastcomp = rsp->completed;
1160         signaled = rsp->signaled;
1161         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
1162         if (lastcomp == rsp->gpnum) {
1163                 rsp->n_force_qs_ngp++;
1164                 spin_unlock(&rnp->lock);
1165                 goto unlock_ret;  /* no GP in progress, time updated. */
1166         }
1167         spin_unlock(&rnp->lock);
1168         switch (signaled) {
1169         case RCU_GP_IDLE:
1170         case RCU_GP_INIT:
1171
1172                 break; /* grace period idle or initializing, ignore. */
1173
1174         case RCU_SAVE_DYNTICK:
1175
1176                 if (RCU_SIGNAL_INIT != RCU_SAVE_DYNTICK)
1177                         break; /* So gcc recognizes the dead code. */
1178
1179                 /* Record dyntick-idle state. */
1180                 if (rcu_process_dyntick(rsp, lastcomp,
1181                                         dyntick_save_progress_counter))
1182                         goto unlock_ret;
1183
1184                 /* Update state, record completion counter. */
1185                 spin_lock(&rnp->lock);
1186                 if (lastcomp == rsp->completed &&
1187                     rsp->signaled == RCU_SAVE_DYNTICK) {
1188                         rsp->signaled = RCU_FORCE_QS;
1189                         dyntick_record_completed(rsp, lastcomp);
1190                 }
1191                 spin_unlock(&rnp->lock);
1192                 break;
1193
1194         case RCU_FORCE_QS:
1195
1196                 /* Check dyntick-idle state, send IPI to laggarts. */
1197                 if (rcu_process_dyntick(rsp, dyntick_recall_completed(rsp),
1198                                         rcu_implicit_dynticks_qs))
1199                         goto unlock_ret;
1200
1201                 /* Leave state in case more forcing is required. */
1202
1203                 break;
1204         }
1205 unlock_ret:
1206         spin_unlock_irqrestore(&rsp->fqslock, flags);
1207 }
1208
1209 #else /* #ifdef CONFIG_SMP */
1210
1211 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1212 {
1213         set_need_resched();
1214 }
1215
1216 #endif /* #else #ifdef CONFIG_SMP */
1217
1218 /*
1219  * This does the RCU processing work from softirq context for the
1220  * specified rcu_state and rcu_data structures.  This may be called
1221  * only from the CPU to whom the rdp belongs.
1222  */
1223 static void
1224 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1225 {
1226         unsigned long flags;
1227
1228         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
1229
1230         /*
1231          * If an RCU GP has gone long enough, go check for dyntick
1232          * idle CPUs and, if needed, send resched IPIs.
1233          */
1234         if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1235                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1236
1237         /*
1238          * Advance callbacks in response to end of earlier grace
1239          * period that some other CPU ended.
1240          */
1241         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1242
1243         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
1244         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
1245
1246         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
1247         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1248                 spin_lock_irqsave(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1249                 rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases above lock */
1250         }
1251
1252         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
1253         rcu_do_batch(rsp, rdp);
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Do softirq processing for the current CPU.
1258  */
1259 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
1260 {
1261         /*
1262          * Memory references from any prior RCU read-side critical sections
1263          * executed by the interrupted code must be seen before any RCU
1264          * grace-period manipulations below.
1265          */
1266         smp_mb(); /* See above block comment. */
1267
1268         __rcu_process_callbacks(&rcu_sched_state,
1269                                 &__get_cpu_var(rcu_sched_data));
1270         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_state, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
1271         rcu_preempt_process_callbacks();
1272
1273         /*
1274          * Memory references from any later RCU read-side critical sections
1275          * executed by the interrupted code must be seen after any RCU
1276          * grace-period manipulations above.
1277          */
1278         smp_mb(); /* See above block comment. */
1279 }
1280
1281 static void
1282 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
1283            struct rcu_state *rsp)
1284 {
1285         unsigned long flags;
1286         struct rcu_data *rdp;
1287
1288         head->func = func;
1289         head->next = NULL;
1290
1291         smp_mb(); /* Ensure RCU update seen before callback registry. */
1292
1293         /*
1294          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
1295          * Note that we might see a beginning right after we see an
1296          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
1297          * a quiescent state betweentimes.
1298          */
1299         local_irq_save(flags);
1300         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
1301         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1302         check_for_new_grace_period(rsp, rdp);
1303
1304         /* Add the callback to our list. */
1305         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
1306         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
1307
1308         /* Start a new grace period if one not already started. */
1309         if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1310                 unsigned long nestflag;
1311                 struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
1312
1313                 spin_lock_irqsave(&rnp_root->lock, nestflag);
1314                 rcu_start_gp(rsp, nestflag);  /* releases rnp_root->lock. */
1315         }
1316
1317         /*
1318          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
1319          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
1320          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
1321          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
1322          * is the only one waiting for a grace period to complete.
1323          */
1324         if (unlikely(++rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
1325                 rdp->blimit = LONG_MAX;
1326                 if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
1327                     *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
1328                         force_quiescent_state(rsp, 0);
1329                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1330                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1331         } else if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1332                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1333         local_irq_restore(flags);
1334 }
1335
1336 /*
1337  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
1338  */
1339 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1340 {
1341         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state);
1342 }
1343 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
1344
1345 /*
1346  * Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
1347  */
1348 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1349 {
1350         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state);
1351 }
1352 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
1353
1354 /*
1355  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1356  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
1357  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
1358  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
1359  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
1360  */
1361 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1362 {
1363         rdp->n_rcu_pending++;
1364
1365         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
1366         check_cpu_stall(rsp, rdp);
1367
1368         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
1369         if (rdp->qs_pending) {
1370                 rdp->n_rp_qs_pending++;
1371                 return 1;
1372         }
1373
1374         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
1375         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
1376                 rdp->n_rp_cb_ready++;
1377                 return 1;
1378         }
1379
1380         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
1381         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1382                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
1383                 return 1;
1384         }
1385
1386         /* Has another RCU grace period completed?  */
1387         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
1388                 rdp->n_rp_gp_completed++;
1389                 return 1;
1390         }
1391
1392         /* Has a new RCU grace period started? */
1393         if (ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
1394                 rdp->n_rp_gp_started++;
1395                 return 1;
1396         }
1397
1398         /* Has an RCU GP gone long enough to send resched IPIs &c? */
1399         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1400             ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)) {
1401                 rdp->n_rp_need_fqs++;
1402                 return 1;
1403         }
1404
1405         /* nothing to do */
1406         rdp->n_rp_need_nothing++;
1407         return 0;
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1412  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
1413  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
1414  */
1415 static int rcu_pending(int cpu)
1416 {
1417         return __rcu_pending(&rcu_sched_state, &per_cpu(rcu_sched_data, cpu)) ||
1418                __rcu_pending(&rcu_bh_state, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu)) ||
1419                rcu_preempt_pending(cpu);
1420 }
1421
1422 /*
1423  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
1424  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
1425  * 1 if so.  This function is part of the RCU implementation; it is -not-
1426  * an exported member of the RCU API.
1427  */
1428 int rcu_needs_cpu(int cpu)
1429 {
1430         /* RCU callbacks either ready or pending? */
1431         return per_cpu(rcu_sched_data, cpu).nxtlist ||
1432                per_cpu(rcu_bh_data, cpu).nxtlist ||
1433                rcu_preempt_needs_cpu(cpu);
1434 }
1435
1436 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_head, rcu_barrier_head) = {NULL};
1437 static atomic_t rcu_barrier_cpu_count;
1438 static DEFINE_MUTEX(rcu_barrier_mutex);
1439 static struct completion rcu_barrier_completion;
1440
1441 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *notused)
1442 {
1443         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1444                 complete(&rcu_barrier_completion);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
1449  */
1450 static void rcu_barrier_func(void *type)
1451 {
1452         int cpu = smp_processor_id();
1453         struct rcu_head *head = &per_cpu(rcu_barrier_head, cpu);
1454         void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1455                               void (*func)(struct rcu_head *head));
1456
1457         atomic_inc(&rcu_barrier_cpu_count);
1458         call_rcu_func = type;
1459         call_rcu_func(head, rcu_barrier_callback);
1460 }
1461
1462 /*
1463  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
1464  * RCU callbacks of the specified type to complete.
1465  */
1466 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp,
1467                          void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1468                                                void (*func)(struct rcu_head *head)))
1469 {
1470         BUG_ON(in_interrupt());
1471         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
1472         mutex_lock(&rcu_barrier_mutex);
1473         init_completion(&rcu_barrier_completion);
1474         /*
1475          * Initialize rcu_barrier_cpu_count to 1, then invoke
1476          * rcu_barrier_func() on each CPU, so that each CPU also has
1477          * incremented rcu_barrier_cpu_count.  Only then is it safe to
1478          * decrement rcu_barrier_cpu_count -- otherwise the first CPU
1479          * might complete its grace period before all of the other CPUs
1480          * did their increment, causing this function to return too
1481          * early.
1482          */
1483         atomic_set(&rcu_barrier_cpu_count, 1);
1484         preempt_disable(); /* stop CPU_DYING from filling orphan_cbs_list */
1485         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
1486         on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)call_rcu_func, 1);
1487         preempt_enable(); /* CPU_DYING can again fill orphan_cbs_list */
1488         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1489                 complete(&rcu_barrier_completion);
1490         wait_for_completion(&rcu_barrier_completion);
1491         mutex_unlock(&rcu_barrier_mutex);
1492 }
1493
1494 /**
1495  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
1496  */
1497 void rcu_barrier_bh(void)
1498 {
1499         _rcu_barrier(&rcu_bh_state, call_rcu_bh);
1500 }
1501 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
1502
1503 /**
1504  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
1505  */
1506 void rcu_barrier_sched(void)
1507 {
1508         _rcu_barrier(&rcu_sched_state, call_rcu_sched);
1509 }
1510 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
1511
1512 /*
1513  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
1514  */
1515 static void __init
1516 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1517 {
1518         unsigned long flags;
1519         int i;
1520         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1521         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1522
1523         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1524         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1525         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
1526         rdp->nxtlist = NULL;
1527         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1528                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1529         rdp->qlen = 0;
1530 #ifdef CONFIG_NO_HZ
1531         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
1532 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
1533         rdp->cpu = cpu;
1534         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1535 }
1536
1537 /*
1538  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
1539  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
1540  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
1541  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
1542  */
1543 static void __cpuinit
1544 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp, int preemptable)
1545 {
1546         unsigned long flags;
1547         long lastcomp;
1548         unsigned long mask;
1549         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1550         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1551
1552         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1553         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1554         lastcomp = rsp->completed;
1555         rdp->completed = lastcomp;
1556         rdp->gpnum = lastcomp;
1557         rdp->passed_quiesc = 0;  /* We could be racing with new GP, */
1558         rdp->qs_pending = 1;     /*  so set up to respond to current GP. */
1559         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
1560         rdp->preemptable = preemptable;
1561         rdp->passed_quiesc_completed = lastcomp - 1;
1562         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1563         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1564         rdp->blimit = blimit;
1565         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
1566
1567         /*
1568          * A new grace period might start here.  If so, we won't be part
1569          * of it, but that is OK, as we are currently in a quiescent state.
1570          */
1571
1572         /* Exclude any attempts to start a new GP on large systems. */
1573         spin_lock(&rsp->onofflock);             /* irqs already disabled. */
1574
1575         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
1576         rnp = rdp->mynode;
1577         mask = rdp->grpmask;
1578         do {
1579                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
1580                 spin_lock(&rnp->lock);  /* irqs already disabled. */
1581                 rnp->qsmaskinit |= mask;
1582                 mask = rnp->grpmask;
1583                 spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
1584                 rnp = rnp->parent;
1585         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
1586
1587         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
1588 }
1589
1590 static void __cpuinit rcu_online_cpu(int cpu)
1591 {
1592         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_sched_state, 0);
1593         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_state, 0);
1594         rcu_preempt_init_percpu_data(cpu);
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Handle CPU online/offline notification events.
1599  */
1600 int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1601                              unsigned long action, void *hcpu)
1602 {
1603         long cpu = (long)hcpu;
1604
1605         switch (action) {
1606         case CPU_UP_PREPARE:
1607         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1608                 rcu_online_cpu(cpu);
1609                 break;
1610         case CPU_DYING:
1611         case CPU_DYING_FROZEN:
1612                 /*
1613                  * preempt_disable() in _rcu_barrier() prevents stop_machine(),
1614                  * so when "on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)type, 1);"
1615                  * returns, all online cpus have queued rcu_barrier_func().
1616                  * The dying CPU clears its cpu_online_mask bit and
1617                  * moves all of its RCU callbacks to ->orphan_cbs_list
1618                  * in the context of stop_machine(), so subsequent calls
1619                  * to _rcu_barrier() will adopt these callbacks and only
1620                  * then queue rcu_barrier_func() on all remaining CPUs.
1621                  */
1622                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_bh_state);
1623                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_sched_state);
1624                 rcu_preempt_send_cbs_to_orphanage();
1625                 break;
1626         case CPU_DEAD:
1627         case CPU_DEAD_FROZEN:
1628         case CPU_UP_CANCELED:
1629         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1630                 rcu_offline_cpu(cpu);
1631                 break;
1632         default:
1633                 break;
1634         }
1635         return NOTIFY_OK;
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
1640  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
1641  */
1642 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
1643 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1644 {
1645         int i;
1646
1647         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--)
1648                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
1649 }
1650 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1651 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1652 {
1653         int ccur;
1654         int cprv;
1655         int i;
1656
1657         cprv = NR_CPUS;
1658         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1659                 ccur = rsp->levelcnt[i];
1660                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
1661                 cprv = ccur;
1662         }
1663 }
1664 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1665
1666 /*
1667  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
1668  */
1669 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp)
1670 {
1671         int cpustride = 1;
1672         int i;
1673         int j;
1674         struct rcu_node *rnp;
1675
1676         /* Initialize the level-tracking arrays. */
1677
1678         for (i = 1; i < NUM_RCU_LVLS; i++)
1679                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
1680         rcu_init_levelspread(rsp);
1681
1682         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
1683
1684         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1685                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
1686                 rnp = rsp->level[i];
1687                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
1688                         if (rnp != rcu_get_root(rsp))
1689                                 spin_lock_init(&rnp->lock);
1690                         rnp->gpnum = 0;
1691                         rnp->qsmask = 0;
1692                         rnp->qsmaskinit = 0;
1693                         rnp->grplo = j * cpustride;
1694                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
1695                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
1696                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
1697                         if (i == 0) {
1698                                 rnp->grpnum = 0;
1699                                 rnp->grpmask = 0;
1700                                 rnp->parent = NULL;
1701                         } else {
1702                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
1703                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
1704                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
1705                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
1706                         }
1707                         rnp->level = i;
1708                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[0]);
1709                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[1]);
1710                 }
1711         }
1712         spin_lock_init(&rcu_get_root(rsp)->lock);
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Helper macro for __rcu_init() and __rcu_init_preempt().  To be used
1717  * nowhere else!  Assigns leaf node pointers into each CPU's rcu_data
1718  * structure.
1719  */
1720 #define RCU_INIT_FLAVOR(rsp, rcu_data) \
1721 do { \
1722         int i; \
1723         int j; \
1724         struct rcu_node *rnp; \
1725         \
1726         rcu_init_one(rsp); \
1727         rnp = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; \
1728         j = 0; \
1729         for_each_possible_cpu(i) { \
1730                 if (i > rnp[j].grphi) \
1731                         j++; \
1732                 per_cpu(rcu_data, i).mynode = &rnp[j]; \
1733                 (rsp)->rda[i] = &per_cpu(rcu_data, i); \
1734                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp); \
1735         } \
1736 } while (0)
1737
1738 void __init __rcu_init(void)
1739 {
1740         rcu_bootup_announce();
1741 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
1742         printk(KERN_INFO "RCU-based detection of stalled CPUs is enabled.\n");
1743 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
1744         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_sched_state, rcu_sched_data);
1745         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_bh_state, rcu_bh_data);
1746         __rcu_init_preempt();
1747         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
1748 }
1749
1750 #include "rcutree_plugin.h"