debug lockups: Improve lockup detection
[pandora-kernel.git] / kernel / rcutree.c
1 /*
2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
17  *
18  * Copyright IBM Corporation, 2008
19  *
20  * Authors: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
21  *          Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
22  *          Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com> Hierarchical version
23  *
24  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@us.ibm.com>
25  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
26  *
27  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
28  *      Documentation/RCU
29  */
30 #include <linux/types.h>
31 #include <linux/kernel.h>
32 #include <linux/init.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/rcupdate.h>
36 #include <linux/interrupt.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <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 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
51 static struct lock_class_key rcu_lock_key;
52 struct lockdep_map rcu_lock_map =
53         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("rcu_read_lock", &rcu_lock_key);
54 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_lock_map);
55 #endif
56
57 /* Data structures. */
58
59 #define RCU_STATE_INITIALIZER(name) { \
60         .level = { &name.node[0] }, \
61         .levelcnt = { \
62                 NUM_RCU_LVL_0,  /* root of hierarchy. */ \
63                 NUM_RCU_LVL_1, \
64                 NUM_RCU_LVL_2, \
65                 NUM_RCU_LVL_3, /* == MAX_RCU_LVLS */ \
66         }, \
67         .signaled = RCU_SIGNAL_INIT, \
68         .gpnum = -300, \
69         .completed = -300, \
70         .onofflock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.onofflock), \
71         .fqslock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.fqslock), \
72         .n_force_qs = 0, \
73         .n_force_qs_ngp = 0, \
74 }
75
76 struct rcu_state rcu_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_state);
77 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_data);
78
79 struct rcu_state rcu_bh_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh_state);
80 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data);
81
82 /*
83  * Increment the quiescent state counter.
84  * The counter is a bit degenerated: We do not need to know
85  * how many quiescent states passed, just if there was at least
86  * one since the start of the grace period. Thus just a flag.
87  */
88 void rcu_qsctr_inc(int cpu)
89 {
90         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_data, cpu);
91         rdp->passed_quiesc = 1;
92         rdp->passed_quiesc_completed = rdp->completed;
93 }
94
95 void rcu_bh_qsctr_inc(int cpu)
96 {
97         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
98         rdp->passed_quiesc = 1;
99         rdp->passed_quiesc_completed = rdp->completed;
100 }
101
102 #ifdef CONFIG_NO_HZ
103 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
104         .dynticks_nesting = 1,
105         .dynticks = 1,
106 };
107 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
108
109 static int blimit = 10;         /* Maximum callbacks per softirq. */
110 static int qhimark = 10000;     /* If this many pending, ignore blimit. */
111 static int qlowmark = 100;      /* Once only this many pending, use blimit. */
112
113 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed);
114
115 /*
116  * Return the number of RCU batches processed thus far for debug & stats.
117  */
118 long rcu_batches_completed(void)
119 {
120         return rcu_state.completed;
121 }
122 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed);
123
124 /*
125  * Return the number of RCU BH batches processed thus far for debug & stats.
126  */
127 long rcu_batches_completed_bh(void)
128 {
129         return rcu_bh_state.completed;
130 }
131 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
132
133 /*
134  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
135  */
136 static int
137 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
138 {
139         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
140 }
141
142 /*
143  * Does the current CPU require a yet-as-unscheduled grace period?
144  */
145 static int
146 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
147 {
148         /* ACCESS_ONCE() because we are accessing outside of lock. */
149         return *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] &&
150                ACCESS_ONCE(rsp->completed) == ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
151 }
152
153 /*
154  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
155  */
156 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
157 {
158         return &rsp->node[0];
159 }
160
161 #ifdef CONFIG_SMP
162
163 /*
164  * If the specified CPU is offline, tell the caller that it is in
165  * a quiescent state.  Otherwise, whack it with a reschedule IPI.
166  * Grace periods can end up waiting on an offline CPU when that
167  * CPU is in the process of coming online -- it will be added to the
168  * rcu_node bitmasks before it actually makes it online.  The same thing
169  * can happen while a CPU is in the process of coming online.  Because this
170  * race is quite rare, we check for it after detecting that the grace
171  * period has been delayed rather than checking each and every CPU
172  * each and every time we start a new grace period.
173  */
174 static int rcu_implicit_offline_qs(struct rcu_data *rdp)
175 {
176         /*
177          * If the CPU is offline, it is in a quiescent state.  We can
178          * trust its state not to change because interrupts are disabled.
179          */
180         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
181                 rdp->offline_fqs++;
182                 return 1;
183         }
184
185         /* The CPU is online, so send it a reschedule IPI. */
186         if (rdp->cpu != smp_processor_id())
187                 smp_send_reschedule(rdp->cpu);
188         else
189                 set_need_resched();
190         rdp->resched_ipi++;
191         return 0;
192 }
193
194 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
195
196 #ifdef CONFIG_NO_HZ
197 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(rcu_rs, 10 * HZ, 5);
198
199 /**
200  * rcu_enter_nohz - inform RCU that current CPU is entering nohz
201  *
202  * Enter nohz mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
203  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
204  * critical sections can occur in irq handlers in nohz mode, a possibility
205  * handled by rcu_irq_enter() and rcu_irq_exit()).
206  */
207 void rcu_enter_nohz(void)
208 {
209         unsigned long flags;
210         struct rcu_dynticks *rdtp;
211
212         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
213         local_irq_save(flags);
214         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
215         rdtp->dynticks++;
216         rdtp->dynticks_nesting--;
217         WARN_ON_RATELIMIT(rdtp->dynticks & 0x1, &rcu_rs);
218         local_irq_restore(flags);
219 }
220
221 /*
222  * rcu_exit_nohz - inform RCU that current CPU is leaving nohz
223  *
224  * Exit nohz mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
225  * read-side critical sections normally occur.
226  */
227 void rcu_exit_nohz(void)
228 {
229         unsigned long flags;
230         struct rcu_dynticks *rdtp;
231
232         local_irq_save(flags);
233         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
234         rdtp->dynticks++;
235         rdtp->dynticks_nesting++;
236         WARN_ON_RATELIMIT(!(rdtp->dynticks & 0x1), &rcu_rs);
237         local_irq_restore(flags);
238         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
239 }
240
241 /**
242  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
243  *
244  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
245  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
246  * RCU grace-period handling know that the CPU is active.
247  */
248 void rcu_nmi_enter(void)
249 {
250         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
251
252         if (rdtp->dynticks & 0x1)
253                 return;
254         rdtp->dynticks_nmi++;
255         WARN_ON_RATELIMIT(!(rdtp->dynticks_nmi & 0x1), &rcu_rs);
256         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
257 }
258
259 /**
260  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
261  *
262  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
263  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
264  * RCU grace-period handling know that the CPU is no longer active.
265  */
266 void rcu_nmi_exit(void)
267 {
268         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
269
270         if (rdtp->dynticks & 0x1)
271                 return;
272         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
273         rdtp->dynticks_nmi++;
274         WARN_ON_RATELIMIT(rdtp->dynticks_nmi & 0x1, &rcu_rs);
275 }
276
277 /**
278  * rcu_irq_enter - inform RCU of entry to hard irq context
279  *
280  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, this updates the
281  * rdtp->dynticks to let the RCU handling know that the CPU is active.
282  */
283 void rcu_irq_enter(void)
284 {
285         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
286
287         if (rdtp->dynticks_nesting++)
288                 return;
289         rdtp->dynticks++;
290         WARN_ON_RATELIMIT(!(rdtp->dynticks & 0x1), &rcu_rs);
291         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
292 }
293
294 /**
295  * rcu_irq_exit - inform RCU of exit from hard irq context
296  *
297  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, update the rdp->dynticks
298  * to put let the RCU handling be aware that the CPU is going back to idle
299  * with no ticks.
300  */
301 void rcu_irq_exit(void)
302 {
303         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
304
305         if (--rdtp->dynticks_nesting)
306                 return;
307         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
308         rdtp->dynticks++;
309         WARN_ON_RATELIMIT(rdtp->dynticks & 0x1, &rcu_rs);
310
311         /* If the interrupt queued a callback, get out of dyntick mode. */
312         if (__get_cpu_var(rcu_data).nxtlist ||
313             __get_cpu_var(rcu_bh_data).nxtlist)
314                 set_need_resched();
315 }
316
317 /*
318  * Record the specified "completed" value, which is later used to validate
319  * dynticks counter manipulations.  Specify "rsp->completed - 1" to
320  * unconditionally invalidate any future dynticks manipulations (which is
321  * useful at the beginning of a grace period).
322  */
323 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
324 {
325         rsp->dynticks_completed = comp;
326 }
327
328 #ifdef CONFIG_SMP
329
330 /*
331  * Recall the previously recorded value of the completion for dynticks.
332  */
333 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
334 {
335         return rsp->dynticks_completed;
336 }
337
338 /*
339  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
340  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
341  * is already in a quiescent state courtesy of dynticks idle mode.
342  */
343 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
344 {
345         int ret;
346         int snap;
347         int snap_nmi;
348
349         snap = rdp->dynticks->dynticks;
350         snap_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
351         smp_mb();       /* Order sampling of snap with end of grace period. */
352         rdp->dynticks_snap = snap;
353         rdp->dynticks_nmi_snap = snap_nmi;
354         ret = ((snap & 0x1) == 0) && ((snap_nmi & 0x1) == 0);
355         if (ret)
356                 rdp->dynticks_fqs++;
357         return ret;
358 }
359
360 /*
361  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
362  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
363  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
364  * for this same CPU.
365  */
366 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
367 {
368         long curr;
369         long curr_nmi;
370         long snap;
371         long snap_nmi;
372
373         curr = rdp->dynticks->dynticks;
374         snap = rdp->dynticks_snap;
375         curr_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
376         snap_nmi = rdp->dynticks_nmi_snap;
377         smp_mb(); /* force ordering with cpu entering/leaving dynticks. */
378
379         /*
380          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
381          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
382          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
383          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
384          * read-side critical section that started before the beginning
385          * of the current RCU grace period.
386          */
387         if ((curr != snap || (curr & 0x1) == 0) &&
388             (curr_nmi != snap_nmi || (curr_nmi & 0x1) == 0)) {
389                 rdp->dynticks_fqs++;
390                 return 1;
391         }
392
393         /* Go check for the CPU being offline. */
394         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
395 }
396
397 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
398
399 #else /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
400
401 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
402 {
403 }
404
405 #ifdef CONFIG_SMP
406
407 /*
408  * If there are no dynticks, then the only way that a CPU can passively
409  * be in a quiescent state is to be offline.  Unlike dynticks idle, which
410  * is a point in time during the prior (already finished) grace period,
411  * an offline CPU is always in a quiescent state, and thus can be
412  * unconditionally applied.  So just return the current value of completed.
413  */
414 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
415 {
416         return rsp->completed;
417 }
418
419 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
420 {
421         return 0;
422 }
423
424 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
425 {
426         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
427 }
428
429 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
430
431 #endif /* #else #ifdef CONFIG_NO_HZ */
432
433 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
434
435 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
436 {
437         rsp->gp_start = jiffies;
438         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_CHECK;
439 }
440
441 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
442 {
443         int cpu;
444         long delta;
445         unsigned long flags;
446         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
447         struct rcu_node *rnp_cur = rsp->level[NUM_RCU_LVLS - 1];
448         struct rcu_node *rnp_end = &rsp->node[NUM_RCU_NODES];
449
450         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
451
452         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
453         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
454         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || rsp->gpnum == rsp->completed) {
455                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
456                 return;
457         }
458         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
459         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
460
461         /* OK, time to rat on our buddy... */
462
463         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU stalls:");
464         for (; rnp_cur < rnp_end; rnp_cur++) {
465                 if (rnp_cur->qsmask == 0)
466                         continue;
467                 for (cpu = 0; cpu <= rnp_cur->grphi - rnp_cur->grplo; cpu++)
468                         if (rnp_cur->qsmask & (1UL << cpu))
469                                 printk(" %d", rnp_cur->grplo + cpu);
470         }
471         printk(" (detected by %d, t=%ld jiffies)\n",
472                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start));
473         trigger_all_cpu_backtrace();
474
475         force_quiescent_state(rsp, 0);  /* Kick them all. */
476 }
477
478 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
479 {
480         unsigned long flags;
481         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
482
483         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU %d stall (t=%lu jiffies)\n",
484                         smp_processor_id(), jiffies - rsp->gp_start);
485         trigger_all_cpu_backtrace();
486
487         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
488         if ((long)(jiffies - rsp->jiffies_stall) >= 0)
489                 rsp->jiffies_stall =
490                         jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
491         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
492
493         set_need_resched();  /* kick ourselves to get things going. */
494 }
495
496 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
497 {
498         long delta;
499         struct rcu_node *rnp;
500
501         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
502         rnp = rdp->mynode;
503         if ((rnp->qsmask & rdp->grpmask) && delta >= 0) {
504
505                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
506                 print_cpu_stall(rsp);
507
508         } else if (rsp->gpnum != rsp->completed &&
509                    delta >= RCU_STALL_RAT_DELAY) {
510
511                 /* They had two time units to dump stack, so complain. */
512                 print_other_cpu_stall(rsp);
513         }
514 }
515
516 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
517
518 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
519 {
520 }
521
522 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
523 {
524 }
525
526 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
527
528 /*
529  * Update CPU-local rcu_data state to record the newly noticed grace period.
530  * This is used both when we started the grace period and when we notice
531  * that someone else started the grace period.
532  */
533 static void note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
534 {
535         rdp->qs_pending = 1;
536         rdp->passed_quiesc = 0;
537         rdp->gpnum = rsp->gpnum;
538 }
539
540 /*
541  * Did someone else start a new RCU grace period start since we last
542  * checked?  Update local state appropriately if so.  Must be called
543  * on the CPU corresponding to rdp.
544  */
545 static int
546 check_for_new_grace_period(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
547 {
548         unsigned long flags;
549         int ret = 0;
550
551         local_irq_save(flags);
552         if (rdp->gpnum != rsp->gpnum) {
553                 note_new_gpnum(rsp, rdp);
554                 ret = 1;
555         }
556         local_irq_restore(flags);
557         return ret;
558 }
559
560 /*
561  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
562  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
563  * the root node's ->lock, which is released before return.  Hard irqs must
564  * be disabled.
565  */
566 static void
567 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
568         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
569 {
570         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
571         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
572         struct rcu_node *rnp_cur;
573         struct rcu_node *rnp_end;
574
575         if (!cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
576                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
577                 return;
578         }
579
580         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
581         rsp->gpnum++;
582         rsp->signaled = RCU_GP_INIT; /* Hold off force_quiescent_state. */
583         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
584         record_gp_stall_check_time(rsp);
585         dyntick_record_completed(rsp, rsp->completed - 1);
586         note_new_gpnum(rsp, rdp);
587
588         /*
589          * Because we are first, we know that all our callbacks will
590          * be covered by this upcoming grace period, even the ones
591          * that were registered arbitrarily recently.
592          */
593         rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
594         rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
595
596         /* Special-case the common single-level case. */
597         if (NUM_RCU_NODES == 1) {
598                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
599                 rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state OK. */
600                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
601                 return;
602         }
603
604         spin_unlock(&rnp->lock);  /* leave irqs disabled. */
605
606
607         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
608         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
609
610         /*
611          * Set the quiescent-state-needed bits in all the non-leaf RCU
612          * nodes for all currently online CPUs.  This operation relies
613          * on the layout of the hierarchy within the rsp->node[] array.
614          * Note that other CPUs will access only the leaves of the
615          * hierarchy, which still indicate that no grace period is in
616          * progress.  In addition, we have excluded CPU-hotplug operations.
617          *
618          * We therefore do not need to hold any locks.  Any required
619          * memory barriers will be supplied by the locks guarding the
620          * leaf rcu_nodes in the hierarchy.
621          */
622
623         rnp_end = rsp->level[NUM_RCU_LVLS - 1];
624         for (rnp_cur = &rsp->node[0]; rnp_cur < rnp_end; rnp_cur++)
625                 rnp_cur->qsmask = rnp_cur->qsmaskinit;
626
627         /*
628          * Now set up the leaf nodes.  Here we must be careful.  First,
629          * we need to hold the lock in order to exclude other CPUs, which
630          * might be contending for the leaf nodes' locks.  Second, as
631          * soon as we initialize a given leaf node, its CPUs might run
632          * up the rest of the hierarchy.  We must therefore acquire locks
633          * for each node that we touch during this stage.  (But we still
634          * are excluding CPU-hotplug operations.)
635          *
636          * Note that the grace period cannot complete until we finish
637          * the initialization process, as there will be at least one
638          * qsmask bit set in the root node until that time, namely the
639          * one corresponding to this CPU.
640          */
641         rnp_end = &rsp->node[NUM_RCU_NODES];
642         rnp_cur = rsp->level[NUM_RCU_LVLS - 1];
643         for (; rnp_cur < rnp_end; rnp_cur++) {
644                 spin_lock(&rnp_cur->lock);      /* irqs already disabled. */
645                 rnp_cur->qsmask = rnp_cur->qsmaskinit;
646                 spin_unlock(&rnp_cur->lock);    /* irqs already disabled. */
647         }
648
649         rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state now OK. */
650         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
651 }
652
653 /*
654  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
655  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
656  * belongs.
657  */
658 static void
659 rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
660 {
661         long completed_snap;
662         unsigned long flags;
663
664         local_irq_save(flags);
665         completed_snap = ACCESS_ONCE(rsp->completed);  /* outside of lock. */
666
667         /* Did another grace period end? */
668         if (rdp->completed != completed_snap) {
669
670                 /* Advance callbacks.  No harm if list empty. */
671                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL];
672                 rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL];
673                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
674
675                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
676                 rdp->completed = completed_snap;
677         }
678         local_irq_restore(flags);
679 }
680
681 /*
682  * Similar to cpu_quiet(), for which it is a helper function.  Allows
683  * a group of CPUs to be quieted at one go, though all the CPUs in the
684  * group must be represented by the same leaf rcu_node structure.
685  * That structure's lock must be held upon entry, and it is released
686  * before return.
687  */
688 static void
689 cpu_quiet_msk(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
690               unsigned long flags)
691         __releases(rnp->lock)
692 {
693         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
694         for (;;) {
695                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
696
697                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
698                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
699                         return;
700                 }
701                 rnp->qsmask &= ~mask;
702                 if (rnp->qsmask != 0) {
703
704                         /* Other bits still set at this level, so done. */
705                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
706                         return;
707                 }
708                 mask = rnp->grpmask;
709                 if (rnp->parent == NULL) {
710
711                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
712
713                         break;
714                 }
715                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
716                 rnp = rnp->parent;
717                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
718         }
719
720         /*
721          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
722          * state for this grace period.  Clean up and let rcu_start_gp()
723          * start up the next grace period if one is needed.  Note that
724          * we still hold rnp->lock, as required by rcu_start_gp(), which
725          * will release it.
726          */
727         rsp->completed = rsp->gpnum;
728         rcu_process_gp_end(rsp, rsp->rda[smp_processor_id()]);
729         rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases rnp->lock. */
730 }
731
732 /*
733  * Record a quiescent state for the specified CPU, which must either be
734  * the current CPU or an offline CPU.  The lastcomp argument is used to
735  * make sure we are still in the grace period of interest.  We don't want
736  * to end the current grace period based on quiescent states detected in
737  * an earlier grace period!
738  */
739 static void
740 cpu_quiet(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp, long lastcomp)
741 {
742         unsigned long flags;
743         unsigned long mask;
744         struct rcu_node *rnp;
745
746         rnp = rdp->mynode;
747         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
748         if (lastcomp != ACCESS_ONCE(rsp->completed)) {
749
750                 /*
751                  * Someone beat us to it for this grace period, so leave.
752                  * The race with GP start is resolved by the fact that we
753                  * hold the leaf rcu_node lock, so that the per-CPU bits
754                  * cannot yet be initialized -- so we would simply find our
755                  * CPU's bit already cleared in cpu_quiet_msk() if this race
756                  * occurred.
757                  */
758                 rdp->passed_quiesc = 0; /* try again later! */
759                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
760                 return;
761         }
762         mask = rdp->grpmask;
763         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
764                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
765         } else {
766                 rdp->qs_pending = 0;
767
768                 /*
769                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
770                  * callbacks can be processed during the next GP.
771                  */
772                 rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
773                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
774
775                 cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags); /* releases rnp->lock */
776         }
777 }
778
779 /*
780  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
781  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
782  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
783  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
784  */
785 static void
786 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
787 {
788         /* If there is now a new grace period, record and return. */
789         if (check_for_new_grace_period(rsp, rdp))
790                 return;
791
792         /*
793          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
794          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
795          */
796         if (!rdp->qs_pending)
797                 return;
798
799         /*
800          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
801          * period? If no, then exit and wait for the next call.
802          */
803         if (!rdp->passed_quiesc)
804                 return;
805
806         /* Tell RCU we are done (but cpu_quiet() will be the judge of that). */
807         cpu_quiet(rdp->cpu, rsp, rdp, rdp->passed_quiesc_completed);
808 }
809
810 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
811
812 /*
813  * Remove the outgoing CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy
814  * and move all callbacks from the outgoing CPU to the current one.
815  */
816 static void __rcu_offline_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
817 {
818         int i;
819         unsigned long flags;
820         long lastcomp;
821         unsigned long mask;
822         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
823         struct rcu_data *rdp_me;
824         struct rcu_node *rnp;
825
826         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
827         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
828
829         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
830         rnp = rdp->mynode;
831         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
832         do {
833                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
834                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
835                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
836                         spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
837                         break;
838                 }
839                 mask = rnp->grpmask;
840                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs already disabled. */
841                 rnp = rnp->parent;
842         } while (rnp != NULL);
843         lastcomp = rsp->completed;
844
845         spin_unlock(&rsp->onofflock);           /* irqs remain disabled. */
846
847         /* Being offline is a quiescent state, so go record it. */
848         cpu_quiet(cpu, rsp, rdp, lastcomp);
849
850         /*
851          * Move callbacks from the outgoing CPU to the running CPU.
852          * Note that the outgoing CPU is now quiscent, so it is now
853          * (uncharacteristically) safe to access it rcu_data structure.
854          * Note also that we must carefully retain the order of the
855          * outgoing CPU's callbacks in order for rcu_barrier() to work
856          * correctly.  Finally, note that we start all the callbacks
857          * afresh, even those that have passed through a grace period
858          * and are therefore ready to invoke.  The theory is that hotplug
859          * events are rare, and that if they are frequent enough to
860          * indefinitely delay callbacks, you have far worse things to
861          * be worrying about.
862          */
863         rdp_me = rsp->rda[smp_processor_id()];
864         if (rdp->nxtlist != NULL) {
865                 *rdp_me->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rdp->nxtlist;
866                 rdp_me->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
867                 rdp->nxtlist = NULL;
868                 for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
869                         rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
870                 rdp_me->qlen += rdp->qlen;
871                 rdp->qlen = 0;
872         }
873         local_irq_restore(flags);
874 }
875
876 /*
877  * Remove the specified CPU from the RCU hierarchy and move any pending
878  * callbacks that it might have to the current CPU.  This code assumes
879  * that at least one CPU in the system will remain running at all times.
880  * Any attempt to offline -all- CPUs is likely to strand RCU callbacks.
881  */
882 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
883 {
884         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_state);
885         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_bh_state);
886 }
887
888 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
889
890 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
891 {
892 }
893
894 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
895
896 /*
897  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
898  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
899  */
900 static void rcu_do_batch(struct rcu_data *rdp)
901 {
902         unsigned long flags;
903         struct rcu_head *next, *list, **tail;
904         int count;
905
906         /* If no callbacks are ready, just return.*/
907         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
908                 return;
909
910         /*
911          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
912          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
913          */
914         local_irq_save(flags);
915         list = rdp->nxtlist;
916         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
917         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
918         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
919         for (count = RCU_NEXT_SIZE - 1; count >= 0; count--)
920                 if (rdp->nxttail[count] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
921                         rdp->nxttail[count] = &rdp->nxtlist;
922         local_irq_restore(flags);
923
924         /* Invoke callbacks. */
925         count = 0;
926         while (list) {
927                 next = list->next;
928                 prefetch(next);
929                 list->func(list);
930                 list = next;
931                 if (++count >= rdp->blimit)
932                         break;
933         }
934
935         local_irq_save(flags);
936
937         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
938         rdp->qlen -= count;
939         if (list != NULL) {
940                 *tail = rdp->nxtlist;
941                 rdp->nxtlist = list;
942                 for (count = 0; count < RCU_NEXT_SIZE; count++)
943                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[count])
944                                 rdp->nxttail[count] = tail;
945                         else
946                                 break;
947         }
948
949         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
950         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
951                 rdp->blimit = blimit;
952
953         local_irq_restore(flags);
954
955         /* Re-raise the RCU softirq if there are callbacks remaining. */
956         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
957                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
958 }
959
960 /*
961  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
962  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
963  * Also schedule the RCU softirq handler.
964  *
965  * This function must be called with hardirqs disabled.  It is normally
966  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
967  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
968  */
969 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
970 {
971         if (user ||
972             (idle_cpu(cpu) && rcu_scheduler_active &&
973              !in_softirq() && hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
974
975                 /*
976                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
977                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
978                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
979                  * a quiescent state, so count it.
980                  *
981                  * No memory barrier is required here because both
982                  * rcu_qsctr_inc() and rcu_bh_qsctr_inc() reference
983                  * only CPU-local variables that other CPUs neither
984                  * access nor modify, at least not while the corresponding
985                  * CPU is online.
986                  */
987
988                 rcu_qsctr_inc(cpu);
989                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
990
991         } else if (!in_softirq()) {
992
993                 /*
994                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
995                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
996                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
997                  * critical section, so count it.
998                  */
999
1000                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
1001         }
1002         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1003 }
1004
1005 #ifdef CONFIG_SMP
1006
1007 /*
1008  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
1009  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
1010  * Returns 1 if the current grace period ends while scanning (possibly
1011  * because we made it end).
1012  */
1013 static int rcu_process_dyntick(struct rcu_state *rsp, long lastcomp,
1014                                int (*f)(struct rcu_data *))
1015 {
1016         unsigned long bit;
1017         int cpu;
1018         unsigned long flags;
1019         unsigned long mask;
1020         struct rcu_node *rnp_cur = rsp->level[NUM_RCU_LVLS - 1];
1021         struct rcu_node *rnp_end = &rsp->node[NUM_RCU_NODES];
1022
1023         for (; rnp_cur < rnp_end; rnp_cur++) {
1024                 mask = 0;
1025                 spin_lock_irqsave(&rnp_cur->lock, flags);
1026                 if (rsp->completed != lastcomp) {
1027                         spin_unlock_irqrestore(&rnp_cur->lock, flags);
1028                         return 1;
1029                 }
1030                 if (rnp_cur->qsmask == 0) {
1031                         spin_unlock_irqrestore(&rnp_cur->lock, flags);
1032                         continue;
1033                 }
1034                 cpu = rnp_cur->grplo;
1035                 bit = 1;
1036                 for (; cpu <= rnp_cur->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
1037                         if ((rnp_cur->qsmask & bit) != 0 && f(rsp->rda[cpu]))
1038                                 mask |= bit;
1039                 }
1040                 if (mask != 0 && rsp->completed == lastcomp) {
1041
1042                         /* cpu_quiet_msk() releases rnp_cur->lock. */
1043                         cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp_cur, flags);
1044                         continue;
1045                 }
1046                 spin_unlock_irqrestore(&rnp_cur->lock, flags);
1047         }
1048         return 0;
1049 }
1050
1051 /*
1052  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
1053  * CPUs are in dyntick-idle mode.
1054  */
1055 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1056 {
1057         unsigned long flags;
1058         long lastcomp;
1059         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1060         u8 signaled;
1061
1062         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) == ACCESS_ONCE(rsp->gpnum))
1063                 return;  /* No grace period in progress, nothing to force. */
1064         if (!spin_trylock_irqsave(&rsp->fqslock, flags)) {
1065                 rsp->n_force_qs_lh++; /* Inexact, can lose counts.  Tough! */
1066                 return; /* Someone else is already on the job. */
1067         }
1068         if (relaxed &&
1069             (long)(rsp->jiffies_force_qs - jiffies) >= 0)
1070                 goto unlock_ret; /* no emergency and done recently. */
1071         rsp->n_force_qs++;
1072         spin_lock(&rnp->lock);
1073         lastcomp = rsp->completed;
1074         signaled = rsp->signaled;
1075         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
1076         if (lastcomp == rsp->gpnum) {
1077                 rsp->n_force_qs_ngp++;
1078                 spin_unlock(&rnp->lock);
1079                 goto unlock_ret;  /* no GP in progress, time updated. */
1080         }
1081         spin_unlock(&rnp->lock);
1082         switch (signaled) {
1083         case RCU_GP_INIT:
1084
1085                 break; /* grace period still initializing, ignore. */
1086
1087         case RCU_SAVE_DYNTICK:
1088
1089                 if (RCU_SIGNAL_INIT != RCU_SAVE_DYNTICK)
1090                         break; /* So gcc recognizes the dead code. */
1091
1092                 /* Record dyntick-idle state. */
1093                 if (rcu_process_dyntick(rsp, lastcomp,
1094                                         dyntick_save_progress_counter))
1095                         goto unlock_ret;
1096
1097                 /* Update state, record completion counter. */
1098                 spin_lock(&rnp->lock);
1099                 if (lastcomp == rsp->completed) {
1100                         rsp->signaled = RCU_FORCE_QS;
1101                         dyntick_record_completed(rsp, lastcomp);
1102                 }
1103                 spin_unlock(&rnp->lock);
1104                 break;
1105
1106         case RCU_FORCE_QS:
1107
1108                 /* Check dyntick-idle state, send IPI to laggarts. */
1109                 if (rcu_process_dyntick(rsp, dyntick_recall_completed(rsp),
1110                                         rcu_implicit_dynticks_qs))
1111                         goto unlock_ret;
1112
1113                 /* Leave state in case more forcing is required. */
1114
1115                 break;
1116         }
1117 unlock_ret:
1118         spin_unlock_irqrestore(&rsp->fqslock, flags);
1119 }
1120
1121 #else /* #ifdef CONFIG_SMP */
1122
1123 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1124 {
1125         set_need_resched();
1126 }
1127
1128 #endif /* #else #ifdef CONFIG_SMP */
1129
1130 /*
1131  * This does the RCU processing work from softirq context for the
1132  * specified rcu_state and rcu_data structures.  This may be called
1133  * only from the CPU to whom the rdp belongs.
1134  */
1135 static void
1136 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1137 {
1138         unsigned long flags;
1139
1140         /*
1141          * If an RCU GP has gone long enough, go check for dyntick
1142          * idle CPUs and, if needed, send resched IPIs.
1143          */
1144         if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1145                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1146
1147         /*
1148          * Advance callbacks in response to end of earlier grace
1149          * period that some other CPU ended.
1150          */
1151         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1152
1153         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
1154         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
1155
1156         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
1157         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1158                 spin_lock_irqsave(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1159                 rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases above lock */
1160         }
1161
1162         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
1163         rcu_do_batch(rdp);
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Do softirq processing for the current CPU.
1168  */
1169 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
1170 {
1171         /*
1172          * Memory references from any prior RCU read-side critical sections
1173          * executed by the interrupted code must be seen before any RCU
1174          * grace-period manipulations below.
1175          */
1176         smp_mb(); /* See above block comment. */
1177
1178         __rcu_process_callbacks(&rcu_state, &__get_cpu_var(rcu_data));
1179         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_state, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
1180
1181         /*
1182          * Memory references from any later RCU read-side critical sections
1183          * executed by the interrupted code must be seen after any RCU
1184          * grace-period manipulations above.
1185          */
1186         smp_mb(); /* See above block comment. */
1187 }
1188
1189 static void
1190 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
1191            struct rcu_state *rsp)
1192 {
1193         unsigned long flags;
1194         struct rcu_data *rdp;
1195
1196         head->func = func;
1197         head->next = NULL;
1198
1199         smp_mb(); /* Ensure RCU update seen before callback registry. */
1200
1201         /*
1202          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
1203          * Note that we might see a beginning right after we see an
1204          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
1205          * a quiescent state betweentimes.
1206          */
1207         local_irq_save(flags);
1208         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
1209         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1210         check_for_new_grace_period(rsp, rdp);
1211
1212         /* Add the callback to our list. */
1213         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
1214         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
1215
1216         /* Start a new grace period if one not already started. */
1217         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) == ACCESS_ONCE(rsp->gpnum)) {
1218                 unsigned long nestflag;
1219                 struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
1220
1221                 spin_lock_irqsave(&rnp_root->lock, nestflag);
1222                 rcu_start_gp(rsp, nestflag);  /* releases rnp_root->lock. */
1223         }
1224
1225         /* Force the grace period if too many callbacks or too long waiting. */
1226         if (unlikely(++rdp->qlen > qhimark)) {
1227                 rdp->blimit = LONG_MAX;
1228                 force_quiescent_state(rsp, 0);
1229         } else if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1230                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1231         local_irq_restore(flags);
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Queue an RCU callback for invocation after a grace period.
1236  */
1237 void call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1238 {
1239         __call_rcu(head, func, &rcu_state);
1240 }
1241 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu);
1242
1243 /*
1244  * Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
1245  */
1246 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1247 {
1248         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state);
1249 }
1250 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
1251
1252 /*
1253  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1254  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
1255  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
1256  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
1257  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
1258  */
1259 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1260 {
1261         rdp->n_rcu_pending++;
1262
1263         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
1264         check_cpu_stall(rsp, rdp);
1265
1266         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
1267         if (rdp->qs_pending) {
1268                 rdp->n_rp_qs_pending++;
1269                 return 1;
1270         }
1271
1272         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
1273         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
1274                 rdp->n_rp_cb_ready++;
1275                 return 1;
1276         }
1277
1278         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
1279         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1280                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
1281                 return 1;
1282         }
1283
1284         /* Has another RCU grace period completed?  */
1285         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
1286                 rdp->n_rp_gp_completed++;
1287                 return 1;
1288         }
1289
1290         /* Has a new RCU grace period started? */
1291         if (ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
1292                 rdp->n_rp_gp_started++;
1293                 return 1;
1294         }
1295
1296         /* Has an RCU GP gone long enough to send resched IPIs &c? */
1297         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) &&
1298             ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)) {
1299                 rdp->n_rp_need_fqs++;
1300                 return 1;
1301         }
1302
1303         /* nothing to do */
1304         rdp->n_rp_need_nothing++;
1305         return 0;
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1310  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
1311  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
1312  */
1313 int rcu_pending(int cpu)
1314 {
1315         return __rcu_pending(&rcu_state, &per_cpu(rcu_data, cpu)) ||
1316                __rcu_pending(&rcu_bh_state, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu));
1317 }
1318
1319 /*
1320  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
1321  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
1322  * 1 if so.  This function is part of the RCU implementation; it is -not-
1323  * an exported member of the RCU API.
1324  */
1325 int rcu_needs_cpu(int cpu)
1326 {
1327         /* RCU callbacks either ready or pending? */
1328         return per_cpu(rcu_data, cpu).nxtlist ||
1329                per_cpu(rcu_bh_data, cpu).nxtlist;
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  We take this "scorched earth"
1334  * approach so that we don't have to worry about how long the CPU has
1335  * been gone, or whether it ever was online previously.  We do trust the
1336  * ->mynode field, as it is constant for a given struct rcu_data and
1337  * initialized during early boot.
1338  *
1339  * Note that only one online or offline event can be happening at a given
1340  * time.  Note also that we can accept some slop in the rsp->completed
1341  * access due to the fact that this CPU cannot possibly have any RCU
1342  * callbacks in flight yet.
1343  */
1344 static void __cpuinit
1345 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1346 {
1347         unsigned long flags;
1348         int i;
1349         long lastcomp;
1350         unsigned long mask;
1351         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1352         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1353
1354         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1355         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1356         lastcomp = rsp->completed;
1357         rdp->completed = lastcomp;
1358         rdp->gpnum = lastcomp;
1359         rdp->passed_quiesc = 0;  /* We could be racing with new GP, */
1360         rdp->qs_pending = 1;     /*  so set up to respond to current GP. */
1361         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
1362         rdp->passed_quiesc_completed = lastcomp - 1;
1363         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
1364         rdp->nxtlist = NULL;
1365         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1366                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1367         rdp->qlen = 0;
1368         rdp->blimit = blimit;
1369 #ifdef CONFIG_NO_HZ
1370         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
1371 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
1372         rdp->cpu = cpu;
1373         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
1374
1375         /*
1376          * A new grace period might start here.  If so, we won't be part
1377          * of it, but that is OK, as we are currently in a quiescent state.
1378          */
1379
1380         /* Exclude any attempts to start a new GP on large systems. */
1381         spin_lock(&rsp->onofflock);             /* irqs already disabled. */
1382
1383         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
1384         rnp = rdp->mynode;
1385         mask = rdp->grpmask;
1386         do {
1387                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
1388                 spin_lock(&rnp->lock);  /* irqs already disabled. */
1389                 rnp->qsmaskinit |= mask;
1390                 mask = rnp->grpmask;
1391                 spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
1392                 rnp = rnp->parent;
1393         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
1394
1395         spin_unlock(&rsp->onofflock);           /* irqs remain disabled. */
1396
1397         /*
1398          * A new grace period might start here.  If so, we will be part of
1399          * it, and its gpnum will be greater than ours, so we will
1400          * participate.  It is also possible for the gpnum to have been
1401          * incremented before this function was called, and the bitmasks
1402          * to not be filled out until now, in which case we will also
1403          * participate due to our gpnum being behind.
1404          */
1405
1406         /* Since it is coming online, the CPU is in a quiescent state. */
1407         cpu_quiet(cpu, rsp, rdp, lastcomp);
1408         local_irq_restore(flags);
1409 }
1410
1411 static void __cpuinit rcu_online_cpu(int cpu)
1412 {
1413         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_state);
1414         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_state);
1415         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * Handle CPU online/offline notifcation events.
1420  */
1421 static int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1422                                 unsigned long action, void *hcpu)
1423 {
1424         long cpu = (long)hcpu;
1425
1426         switch (action) {
1427         case CPU_UP_PREPARE:
1428         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1429                 rcu_online_cpu(cpu);
1430                 break;
1431         case CPU_DEAD:
1432         case CPU_DEAD_FROZEN:
1433         case CPU_UP_CANCELED:
1434         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1435                 rcu_offline_cpu(cpu);
1436                 break;
1437         default:
1438                 break;
1439         }
1440         return NOTIFY_OK;
1441 }
1442
1443 /*
1444  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
1445  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
1446  */
1447 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
1448 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1449 {
1450         int i;
1451
1452         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--)
1453                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
1454 }
1455 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1456 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1457 {
1458         int ccur;
1459         int cprv;
1460         int i;
1461
1462         cprv = NR_CPUS;
1463         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1464                 ccur = rsp->levelcnt[i];
1465                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
1466                 cprv = ccur;
1467         }
1468 }
1469 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1470
1471 /*
1472  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
1473  */
1474 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp)
1475 {
1476         int cpustride = 1;
1477         int i;
1478         int j;
1479         struct rcu_node *rnp;
1480
1481         /* Initialize the level-tracking arrays. */
1482
1483         for (i = 1; i < NUM_RCU_LVLS; i++)
1484                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
1485         rcu_init_levelspread(rsp);
1486
1487         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
1488
1489         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1490                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
1491                 rnp = rsp->level[i];
1492                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
1493                         spin_lock_init(&rnp->lock);
1494                         rnp->qsmask = 0;
1495                         rnp->qsmaskinit = 0;
1496                         rnp->grplo = j * cpustride;
1497                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
1498                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
1499                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
1500                         if (i == 0) {
1501                                 rnp->grpnum = 0;
1502                                 rnp->grpmask = 0;
1503                                 rnp->parent = NULL;
1504                         } else {
1505                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
1506                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
1507                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
1508                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
1509                         }
1510                         rnp->level = i;
1511                 }
1512         }
1513 }
1514
1515 /*
1516  * Helper macro for __rcu_init().  To be used nowhere else!
1517  * Assigns leaf node pointers into each CPU's rcu_data structure.
1518  */
1519 #define RCU_DATA_PTR_INIT(rsp, rcu_data) \
1520 do { \
1521         rnp = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; \
1522         j = 0; \
1523         for_each_possible_cpu(i) { \
1524                 if (i > rnp[j].grphi) \
1525                         j++; \
1526                 per_cpu(rcu_data, i).mynode = &rnp[j]; \
1527                 (rsp)->rda[i] = &per_cpu(rcu_data, i); \
1528         } \
1529 } while (0)
1530
1531 static struct notifier_block __cpuinitdata rcu_nb = {
1532         .notifier_call  = rcu_cpu_notify,
1533 };
1534
1535 void __init __rcu_init(void)
1536 {
1537         int i;                  /* All used by RCU_DATA_PTR_INIT(). */
1538         int j;
1539         struct rcu_node *rnp;
1540
1541         printk(KERN_INFO "Hierarchical RCU implementation.\n");
1542 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
1543         printk(KERN_INFO "RCU-based detection of stalled CPUs is enabled.\n");
1544 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
1545         rcu_init_one(&rcu_state);
1546         RCU_DATA_PTR_INIT(&rcu_state, rcu_data);
1547         rcu_init_one(&rcu_bh_state);
1548         RCU_DATA_PTR_INIT(&rcu_bh_state, rcu_bh_data);
1549
1550         for_each_online_cpu(i)
1551                 rcu_cpu_notify(&rcu_nb, CPU_UP_PREPARE, (void *)(long)i);
1552         /* Register notifier for non-boot CPUs */
1553         register_cpu_notifier(&rcu_nb);
1554 }
1555
1556 module_param(blimit, int, 0);
1557 module_param(qhimark, int, 0);
1558 module_param(qlowmark, int, 0);