SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - kernel/rcutree.h

   1 /*
   2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion (tree-based version)
   3  * Internal non-public definitions.
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
  18  *
  19  * Copyright IBM Corporation, 2008
  20  *
  21  * Author: Ingo Molnar <mingo@elte.hu>
  22  *         Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
  23  */
  24
  25 #include <linux/cache.h>
  26 #include <linux/spinlock.h>
  27 #include <linux/threads.h>
  28 #include <linux/cpumask.h>
  29 #include <linux/seqlock.h>
  30
  31 /*
  32  * Define shape of hierarchy based on NR_CPUS and CONFIG_RCU_FANOUT.
  33  * In theory, it should be possible to add more levels straightforwardly.
  34  * In practice, this has not been tested, so there is probably some
  35  * bug somewhere.
  36  */
  37 #define MAX_RCU_LVLS 4
  38 #define RCU_FANOUT            (CONFIG_RCU_FANOUT)
  39 #define RCU_FANOUT_SQ         (RCU_FANOUT * RCU_FANOUT)
  40 #define RCU_FANOUT_CUBE       (RCU_FANOUT_SQ * RCU_FANOUT)
  41 #define RCU_FANOUT_FOURTH     (RCU_FANOUT_CUBE * RCU_FANOUT)
  42
  43 #if NR_CPUS <= RCU_FANOUT
  44 #  define NUM_RCU_LVLS        1
  45 #  define NUM_RCU_LVL_0       1
  46 #  define NUM_RCU_LVL_1       (NR_CPUS)
  47 #  define NUM_RCU_LVL_2       0
  48 #  define NUM_RCU_LVL_3       0
  49 #  define NUM_RCU_LVL_4       0
  50 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_SQ
  51 #  define NUM_RCU_LVLS        2
  52 #  define NUM_RCU_LVL_0       1
  53 #  define NUM_RCU_LVL_1       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT)
  54 #  define NUM_RCU_LVL_2       (NR_CPUS)
  55 #  define NUM_RCU_LVL_3       0
  56 #  define NUM_RCU_LVL_4       0
  57 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_CUBE
  58 #  define NUM_RCU_LVLS        3
  59 #  define NUM_RCU_LVL_0       1
  60 #  define NUM_RCU_LVL_1       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_SQ)
  61 #  define NUM_RCU_LVL_2       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT)
  62 #  define NUM_RCU_LVL_3       NR_CPUS
  63 #  define NUM_RCU_LVL_4       0
  64 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_FOURTH
  65 #  define NUM_RCU_LVLS        4
  66 #  define NUM_RCU_LVL_0       1
  67 #  define NUM_RCU_LVL_1       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_CUBE)
  68 #  define NUM_RCU_LVL_2       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_SQ)
  69 #  define NUM_RCU_LVL_3       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT)
  70 #  define NUM_RCU_LVL_4       NR_CPUS
  71 #else
  72 # error "CONFIG_RCU_FANOUT insufficient for NR_CPUS"
  73 #endif /* #if (NR_CPUS) <= RCU_FANOUT */
  74
  75 #define RCU_SUM (NUM_RCU_LVL_0 + NUM_RCU_LVL_1 + NUM_RCU_LVL_2 + NUM_RCU_LVL_3 + NUM_RCU_LVL_4)
  76 #define NUM_RCU_NODES (RCU_SUM - NR_CPUS)
  77
  78 /*
  79  * Dynticks per-CPU state.
  80  */
  81 struct rcu_dynticks {
  82         int dynticks_nesting;   /* Track nesting level, sort of. */
  83         int dynticks;           /* Even value for dynticks-idle, else odd. */
  84         int dynticks_nmi;       /* Even value for either dynticks-idle or */
  85                                 /*  not in nmi handler, else odd.  So this */
  86                                 /*  remains even for nmi from irq handler. */
  87 };
  88
  89 /*
  90  * Definition for node within the RCU grace-period-detection hierarchy.
  91  */
  92 struct rcu_node {
  93         spinlock_t lock;        /* Root rcu_node's lock protects some */
  94                                 /*  rcu_state fields as well as following. */
  95         long    gpnum;          /* Current grace period for this node. */
  96                                 /*  This will either be equal to or one */
  97                                 /*  behind the root rcu_node's gpnum. */
  98         long    completed;      /* Last grace period completed for this node. */
  99                                 /*  This will either be equal to or one */
 100                                 /*  behind the root rcu_node's gpnum. */
 101         unsigned long qsmask;   /* CPUs or groups that need to switch in */
 102                                 /*  order for current grace period to proceed.*/
 103                                 /*  In leaf rcu_node, each bit corresponds to */
 104                                 /*  an rcu_data structure, otherwise, each */
 105                                 /*  bit corresponds to a child rcu_node */
 106                                 /*  structure. */
 107         unsigned long qsmaskinit;
 108                                 /* Per-GP initialization for qsmask. */
 109         unsigned long grpmask;  /* Mask to apply to parent qsmask. */
 110                                 /*  Only one bit will be set in this mask. */
 111         int     grplo;          /* lowest-numbered CPU or group here. */
 112         int     grphi;          /* highest-numbered CPU or group here. */
 113         u8      grpnum;         /* CPU/group number for next level up. */
 114         u8      level;          /* root is at level 0. */
 115         struct rcu_node *parent;
 116         struct list_head blocked_tasks[2];
 117                                 /* Tasks blocked in RCU read-side critsect. */
 118                                 /*  Grace period number (->gpnum) x blocked */
 119                                 /*  by tasks on the (x & 0x1) element of the */
 120                                 /*  blocked_tasks[] array. */
 121 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 122
 123 /*
 124  * Do a full breadth-first scan of the rcu_node structures for the
 125  * specified rcu_state structure.
 126  */
 127 #define rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) \
 128         for ((rnp) = &(rsp)->node[0]; \
 129              (rnp) < &(rsp)->node[NUM_RCU_NODES]; (rnp)++)
 130
 131 #define rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) \
 132         for ((rnp) = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; \
 133              (rnp) < &(rsp)->node[NUM_RCU_NODES]; (rnp)++)
 134
 135 /* Index values for nxttail array in struct rcu_data. */
 136 #define RCU_DONE_TAIL           0       /* Also RCU_WAIT head. */
 137 #define RCU_WAIT_TAIL           1       /* Also RCU_NEXT_READY head. */
 138 #define RCU_NEXT_READY_TAIL     2       /* Also RCU_NEXT head. */
 139 #define RCU_NEXT_TAIL           3
 140 #define RCU_NEXT_SIZE           4
 141
 142 /* Per-CPU data for read-copy update. */
 143 struct rcu_data {
 144         /* 1) quiescent-state and grace-period handling : */
 145         long            completed;      /* Track rsp->completed gp number */
 146                                         /*  in order to detect GP end. */
 147         long            gpnum;          /* Highest gp number that this CPU */
 148                                         /*  is aware of having started. */
 149         long            passed_quiesc_completed;
 150                                         /* Value of completed at time of qs. */
 151         bool            passed_quiesc;  /* User-mode/idle loop etc. */
 152         bool            qs_pending;     /* Core waits for quiesc state. */
 153         bool            beenonline;     /* CPU online at least once. */
 154         bool            preemptable;    /* Preemptable RCU? */
 155         struct rcu_node *mynode;        /* This CPU's leaf of hierarchy */
 156         unsigned long grpmask;          /* Mask to apply to leaf qsmask. */
 157
 158         /* 2) batch handling */
 159         /*
 160          * If nxtlist is not NULL, it is partitioned as follows.
 161          * Any of the partitions might be empty, in which case the
 162          * pointer to that partition will be equal to the pointer for
 163          * the following partition.  When the list is empty, all of
 164          * the nxttail elements point to the ->nxtlist pointer itself,
 165          * which in that case is NULL.
 166          *
 167          * [nxtlist, *nxttail[RCU_DONE_TAIL]):
 168          *      Entries that batch # <= ->completed
 169          *      The grace period for these entries has completed, and
 170          *      the other grace-period-completed entries may be moved
 171          *      here temporarily in rcu_process_callbacks().
 172          * [*nxttail[RCU_DONE_TAIL], *nxttail[RCU_WAIT_TAIL]):
 173          *      Entries that batch # <= ->completed - 1: waiting for current GP
 174          * [*nxttail[RCU_WAIT_TAIL], *nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL]):
 175          *      Entries known to have arrived before current GP ended
 176          * [*nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL], *nxttail[RCU_NEXT_TAIL]):
 177          *      Entries that might have arrived after current GP ended
 178          *      Note that the value of *nxttail[RCU_NEXT_TAIL] will
 179          *      always be NULL, as this is the end of the list.
 180          */
 181         struct rcu_head *nxtlist;
 182         struct rcu_head **nxttail[RCU_NEXT_SIZE];
 183         long            qlen;           /* # of queued callbacks */
 184         long            qlen_last_fqs_check;
 185                                         /* qlen at last check for QS forcing */
 186         unsigned long   n_force_qs_snap;
 187                                         /* did other CPU force QS recently? */
 188         long            blimit;         /* Upper limit on a processed batch */
 189
 190 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 191         /* 3) dynticks interface. */
 192         struct rcu_dynticks *dynticks;  /* Shared per-CPU dynticks state. */
 193         int dynticks_snap;              /* Per-GP tracking for dynticks. */
 194         int dynticks_nmi_snap;          /* Per-GP tracking for dynticks_nmi. */
 195 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
 196
 197         /* 4) reasons this CPU needed to be kicked by force_quiescent_state */
 198 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 199         unsigned long dynticks_fqs;     /* Kicked due to dynticks idle. */
 200 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
 201         unsigned long offline_fqs;      /* Kicked due to being offline. */
 202         unsigned long resched_ipi;      /* Sent a resched IPI. */
 203
 204         /* 5) __rcu_pending() statistics. */
 205         long n_rcu_pending;             /* rcu_pending() calls since boot. */
 206         long n_rp_qs_pending;
 207         long n_rp_cb_ready;
 208         long n_rp_cpu_needs_gp;
 209         long n_rp_gp_completed;
 210         long n_rp_gp_started;
 211         long n_rp_need_fqs;
 212         long n_rp_need_nothing;
 213
 214         int cpu;
 215 };
 216
 217 /* Values for signaled field in struct rcu_state. */
 218 #define RCU_GP_IDLE             0       /* No grace period in progress. */
 219 #define RCU_GP_INIT             1       /* Grace period being initialized. */
 220 #define RCU_SAVE_DYNTICK        2       /* Need to scan dyntick state. */
 221 #define RCU_SAVE_COMPLETED      3       /* Need to save rsp->completed. */
 222 #define RCU_FORCE_QS            4       /* Need to force quiescent state. */
 223 #ifdef CONFIG_NO_HZ
 224 #define RCU_SIGNAL_INIT         RCU_SAVE_DYNTICK
 225 #else /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
 226 #define RCU_SIGNAL_INIT         RCU_SAVE_COMPLETED
 227 #endif /* #else #ifdef CONFIG_NO_HZ */
 228
 229 #define RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS        3      /* for rsp->jiffies_force_qs */
 230 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
 231 #define RCU_SECONDS_TILL_STALL_CHECK   (10 * HZ)  /* for rsp->jiffies_stall */
 232 #define RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK (30 * HZ)  /* for rsp->jiffies_stall */
 233 #define RCU_STALL_RAT_DELAY             2         /* Allow other CPUs time */
 234                                                   /*  to take at least one */
 235                                                   /*  scheduling clock irq */
 236                                                   /*  before ratting on them. */
 237
 238 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
 239
 240 /*
 241  * RCU global state, including node hierarchy.  This hierarchy is
 242  * represented in "heap" form in a dense array.  The root (first level)
 243  * of the hierarchy is in ->node[0] (referenced by ->level[0]), the second
 244  * level in ->node[1] through ->node[m] (->node[1] referenced by ->level[1]),
 245  * and the third level in ->node[m+1] and following (->node[m+1] referenced
 246  * by ->level[2]).  The number of levels is determined by the number of
 247  * CPUs and by CONFIG_RCU_FANOUT.  Small systems will have a "hierarchy"
 248  * consisting of a single rcu_node.
 249  */
 250 struct rcu_state {
 251         struct rcu_node node[NUM_RCU_NODES];    /* Hierarchy. */
 252         struct rcu_node *level[NUM_RCU_LVLS];   /* Hierarchy levels. */
 253         u32 levelcnt[MAX_RCU_LVLS + 1];         /* # nodes in each level. */
 254         u8 levelspread[NUM_RCU_LVLS];           /* kids/node in each level. */
 255         struct rcu_data *rda[NR_CPUS];          /* array of rdp pointers. */
 256
 257         /* The following fields are guarded by the root rcu_node's lock. */
 258
 259         u8      signaled ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 260                                                 /* Force QS state. */
 261         long    gpnum;                          /* Current gp number. */
 262         long    completed;                      /* # of last completed gp. */
 263
 264         /* End  of fields guarded by root rcu_node's lock. */
 265
 266         spinlock_t onofflock;                   /* exclude on/offline and */
 267                                                 /*  starting new GP.  Also */
 268                                                 /*  protects the following */
 269                                                 /*  orphan_cbs fields. */
 270         struct rcu_head *orphan_cbs_list;       /* list of rcu_head structs */
 271                                                 /*  orphaned by all CPUs in */
 272                                                 /*  a given leaf rcu_node */
 273                                                 /*  going offline. */
 274         struct rcu_head **orphan_cbs_tail;      /* And tail pointer. */
 275         long orphan_qlen;                       /* Number of orphaned cbs. */
 276         spinlock_t fqslock;                     /* Only one task forcing */
 277                                                 /*  quiescent states. */
 278         long    completed_fqs;                  /* Value of completed @ snap. */
 279                                                 /*  Protected by fqslock. */
 280         unsigned long jiffies_force_qs;         /* Time at which to invoke */
 281                                                 /*  force_quiescent_state(). */
 282         unsigned long n_force_qs;               /* Number of calls to */
 283                                                 /*  force_quiescent_state(). */
 284         unsigned long n_force_qs_lh;            /* ~Number of calls leaving */
 285                                                 /*  due to lock unavailable. */
 286         unsigned long n_force_qs_ngp;           /* Number of calls leaving */
 287                                                 /*  due to no GP active. */
 288 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
 289         unsigned long gp_start;                 /* Time at which GP started, */
 290                                                 /*  but in jiffies. */
 291         unsigned long jiffies_stall;            /* Time at which to check */
 292                                                 /*  for CPU stalls. */
 293 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
 294 };
 295
 296 #ifdef RCU_TREE_NONCORE
 297
 298 /*
 299  * RCU implementation internal declarations:
 300  */
 301 extern struct rcu_state rcu_sched_state;
 302 DECLARE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_sched_data);
 303
 304 extern struct rcu_state rcu_bh_state;
 305 DECLARE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data);
 306
 307 #ifdef CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU
 308 extern struct rcu_state rcu_preempt_state;
 309 DECLARE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_preempt_data);
 310 #endif /* #ifdef CONFIG_TREE_PREEMPT_RCU */
 311
 312 #else /* #ifdef RCU_TREE_NONCORE */
 313
 314 /* Forward declarations for rcutree_plugin.h */
 315 static void rcu_bootup_announce(void);
 316 long rcu_batches_completed(void);
 317 static void rcu_preempt_note_context_switch(int cpu);
 318 static int rcu_preempted_readers(struct rcu_node *rnp);
 319 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 320 static void rcu_report_unblock_qs_rnp(struct rcu_node *rnp,
 321                                       unsigned long flags);
 322 #endif /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 323 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
 324 static void rcu_print_task_stall(struct rcu_node *rnp);
 325 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
 326 static void rcu_preempt_check_blocked_tasks(struct rcu_node *rnp);
 327 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 328 static int rcu_preempt_offline_tasks(struct rcu_state *rsp,
 329                                      struct rcu_node *rnp,
 330                                      struct rcu_data *rdp);
 331 static void rcu_preempt_offline_cpu(int cpu);
 332 #endif /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 333 static void rcu_preempt_check_callbacks(int cpu);
 334 static void rcu_preempt_process_callbacks(void);
 335 void call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu));
 336 static int rcu_preempt_pending(int cpu);
 337 static int rcu_preempt_needs_cpu(int cpu);
 338 static void __cpuinit rcu_preempt_init_percpu_data(int cpu);
 339 static void rcu_preempt_send_cbs_to_orphanage(void);
 340 static void __init __rcu_init_preempt(void);
 341
 342 #endif /* #else #ifdef RCU_TREE_NONCORE */