Merge branch 'core/rcu' into core/locking, to prepare the kernel/locking/ file move
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / rcu / tree.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 <linux/atomic.h>
40 #include <linux/bitops.h>
41 #include <linux/export.h>
42 #include <linux/completion.h>
43 #include <linux/moduleparam.h>
44 #include <linux/module.h>
45 #include <linux/percpu.h>
46 #include <linux/notifier.h>
47 #include <linux/cpu.h>
48 #include <linux/mutex.h>
49 #include <linux/time.h>
50 #include <linux/kernel_stat.h>
51 #include <linux/wait.h>
52 #include <linux/kthread.h>
53 #include <linux/prefetch.h>
54 #include <linux/delay.h>
55 #include <linux/stop_machine.h>
56 #include <linux/random.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/suspend.h>
59
60 #include "tree.h"
61 #include <trace/events/rcu.h>
62
63 #include "rcu.h"
64
65 MODULE_ALIAS("rcutree");
66 #ifdef MODULE_PARAM_PREFIX
67 #undef MODULE_PARAM_PREFIX
68 #endif
69 #define MODULE_PARAM_PREFIX "rcutree."
70
71 /* Data structures. */
72
73 static struct lock_class_key rcu_node_class[RCU_NUM_LVLS];
74 static struct lock_class_key rcu_fqs_class[RCU_NUM_LVLS];
75
76 /*
77  * In order to export the rcu_state name to the tracing tools, it
78  * needs to be added in the __tracepoint_string section.
79  * This requires defining a separate variable tp_<sname>_varname
80  * that points to the string being used, and this will allow
81  * the tracing userspace tools to be able to decipher the string
82  * address to the matching string.
83  */
84 #define RCU_STATE_INITIALIZER(sname, sabbr, cr) \
85 static char sname##_varname[] = #sname; \
86 static const char *tp_##sname##_varname __used __tracepoint_string = sname##_varname; \
87 struct rcu_state sname##_state = { \
88         .level = { &sname##_state.node[0] }, \
89         .call = cr, \
90         .fqs_state = RCU_GP_IDLE, \
91         .gpnum = 0UL - 300UL, \
92         .completed = 0UL - 300UL, \
93         .orphan_lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(&sname##_state.orphan_lock), \
94         .orphan_nxttail = &sname##_state.orphan_nxtlist, \
95         .orphan_donetail = &sname##_state.orphan_donelist, \
96         .barrier_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.barrier_mutex), \
97         .onoff_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.onoff_mutex), \
98         .name = sname##_varname, \
99         .abbr = sabbr, \
100 }; \
101 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, sname##_data)
102
103 RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_sched, 's', call_rcu_sched);
104 RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh, 'b', call_rcu_bh);
105
106 static struct rcu_state *rcu_state;
107 LIST_HEAD(rcu_struct_flavors);
108
109 /* Increase (but not decrease) the CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF at boot time. */
110 static int rcu_fanout_leaf = CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF;
111 module_param(rcu_fanout_leaf, int, 0444);
112 int rcu_num_lvls __read_mostly = RCU_NUM_LVLS;
113 static int num_rcu_lvl[] = {  /* Number of rcu_nodes at specified level. */
114         NUM_RCU_LVL_0,
115         NUM_RCU_LVL_1,
116         NUM_RCU_LVL_2,
117         NUM_RCU_LVL_3,
118         NUM_RCU_LVL_4,
119 };
120 int rcu_num_nodes __read_mostly = NUM_RCU_NODES; /* Total # rcu_nodes in use. */
121
122 /*
123  * The rcu_scheduler_active variable transitions from zero to one just
124  * before the first task is spawned.  So when this variable is zero, RCU
125  * can assume that there is but one task, allowing RCU to (for example)
126  * optimize synchronize_sched() to a simple barrier().  When this variable
127  * is one, RCU must actually do all the hard work required to detect real
128  * grace periods.  This variable is also used to suppress boot-time false
129  * positives from lockdep-RCU error checking.
130  */
131 int rcu_scheduler_active __read_mostly;
132 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_scheduler_active);
133
134 /*
135  * The rcu_scheduler_fully_active variable transitions from zero to one
136  * during the early_initcall() processing, which is after the scheduler
137  * is capable of creating new tasks.  So RCU processing (for example,
138  * creating tasks for RCU priority boosting) must be delayed until after
139  * rcu_scheduler_fully_active transitions from zero to one.  We also
140  * currently delay invocation of any RCU callbacks until after this point.
141  *
142  * It might later prove better for people registering RCU callbacks during
143  * early boot to take responsibility for these callbacks, but one step at
144  * a time.
145  */
146 static int rcu_scheduler_fully_active __read_mostly;
147
148 #ifdef CONFIG_RCU_BOOST
149
150 /*
151  * Control variables for per-CPU and per-rcu_node kthreads.  These
152  * handle all flavors of RCU.
153  */
154 static DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, rcu_cpu_kthread_task);
155 DEFINE_PER_CPU(unsigned int, rcu_cpu_kthread_status);
156 DEFINE_PER_CPU(unsigned int, rcu_cpu_kthread_loops);
157 DEFINE_PER_CPU(char, rcu_cpu_has_work);
158
159 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_BOOST */
160
161 static void rcu_boost_kthread_setaffinity(struct rcu_node *rnp, int outgoingcpu);
162 static void invoke_rcu_core(void);
163 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp);
164
165 /*
166  * Track the rcutorture test sequence number and the update version
167  * number within a given test.  The rcutorture_testseq is incremented
168  * on every rcutorture module load and unload, so has an odd value
169  * when a test is running.  The rcutorture_vernum is set to zero
170  * when rcutorture starts and is incremented on each rcutorture update.
171  * These variables enable correlating rcutorture output with the
172  * RCU tracing information.
173  */
174 unsigned long rcutorture_testseq;
175 unsigned long rcutorture_vernum;
176
177 /*
178  * Return true if an RCU grace period is in progress.  The ACCESS_ONCE()s
179  * permit this function to be invoked without holding the root rcu_node
180  * structure's ->lock, but of course results can be subject to change.
181  */
182 static int rcu_gp_in_progress(struct rcu_state *rsp)
183 {
184         return ACCESS_ONCE(rsp->completed) != ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
185 }
186
187 /*
188  * Note a quiescent state.  Because we do not need to know
189  * how many quiescent states passed, just if there was at least
190  * one since the start of the grace period, this just sets a flag.
191  * The caller must have disabled preemption.
192  */
193 void rcu_sched_qs(int cpu)
194 {
195         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_sched_data, cpu);
196
197         if (rdp->passed_quiesce == 0)
198                 trace_rcu_grace_period(TPS("rcu_sched"), rdp->gpnum, TPS("cpuqs"));
199         rdp->passed_quiesce = 1;
200 }
201
202 void rcu_bh_qs(int cpu)
203 {
204         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
205
206         if (rdp->passed_quiesce == 0)
207                 trace_rcu_grace_period(TPS("rcu_bh"), rdp->gpnum, TPS("cpuqs"));
208         rdp->passed_quiesce = 1;
209 }
210
211 /*
212  * Note a context switch.  This is a quiescent state for RCU-sched,
213  * and requires special handling for preemptible RCU.
214  * The caller must have disabled preemption.
215  */
216 void rcu_note_context_switch(int cpu)
217 {
218         trace_rcu_utilization(TPS("Start context switch"));
219         rcu_sched_qs(cpu);
220         rcu_preempt_note_context_switch(cpu);
221         trace_rcu_utilization(TPS("End context switch"));
222 }
223 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_note_context_switch);
224
225 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
226         .dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE,
227         .dynticks = ATOMIC_INIT(1),
228 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_SYSIDLE
229         .dynticks_idle_nesting = DYNTICK_TASK_NEST_VALUE,
230         .dynticks_idle = ATOMIC_INIT(1),
231 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_SYSIDLE */
232 };
233
234 static long blimit = 10;        /* Maximum callbacks per rcu_do_batch. */
235 static long qhimark = 10000;    /* If this many pending, ignore blimit. */
236 static long qlowmark = 100;     /* Once only this many pending, use blimit. */
237
238 module_param(blimit, long, 0444);
239 module_param(qhimark, long, 0444);
240 module_param(qlowmark, long, 0444);
241
242 static ulong jiffies_till_first_fqs = ULONG_MAX;
243 static ulong jiffies_till_next_fqs = ULONG_MAX;
244
245 module_param(jiffies_till_first_fqs, ulong, 0644);
246 module_param(jiffies_till_next_fqs, ulong, 0644);
247
248 static void rcu_start_gp_advanced(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
249                                   struct rcu_data *rdp);
250 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp,
251                          int (*f)(struct rcu_data *rsp, bool *isidle,
252                                   unsigned long *maxj),
253                          bool *isidle, unsigned long *maxj);
254 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp);
255 static int rcu_pending(int cpu);
256
257 /*
258  * Return the number of RCU-sched batches processed thus far for debug & stats.
259  */
260 long rcu_batches_completed_sched(void)
261 {
262         return rcu_sched_state.completed;
263 }
264 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_sched);
265
266 /*
267  * Return the number of RCU BH batches processed thus far for debug & stats.
268  */
269 long rcu_batches_completed_bh(void)
270 {
271         return rcu_bh_state.completed;
272 }
273 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
274
275 /*
276  * Force a quiescent state for RCU BH.
277  */
278 void rcu_bh_force_quiescent_state(void)
279 {
280         force_quiescent_state(&rcu_bh_state);
281 }
282 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_bh_force_quiescent_state);
283
284 /*
285  * Record the number of times rcutorture tests have been initiated and
286  * terminated.  This information allows the debugfs tracing stats to be
287  * correlated to the rcutorture messages, even when the rcutorture module
288  * is being repeatedly loaded and unloaded.  In other words, we cannot
289  * store this state in rcutorture itself.
290  */
291 void rcutorture_record_test_transition(void)
292 {
293         rcutorture_testseq++;
294         rcutorture_vernum = 0;
295 }
296 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_test_transition);
297
298 /*
299  * Record the number of writer passes through the current rcutorture test.
300  * This is also used to correlate debugfs tracing stats with the rcutorture
301  * messages.
302  */
303 void rcutorture_record_progress(unsigned long vernum)
304 {
305         rcutorture_vernum++;
306 }
307 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_progress);
308
309 /*
310  * Force a quiescent state for RCU-sched.
311  */
312 void rcu_sched_force_quiescent_state(void)
313 {
314         force_quiescent_state(&rcu_sched_state);
315 }
316 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_sched_force_quiescent_state);
317
318 /*
319  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
320  */
321 static int
322 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
323 {
324         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] &&
325                rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != NULL;
326 }
327
328 /*
329  * Does the current CPU require a not-yet-started grace period?
330  * The caller must have disabled interrupts to prevent races with
331  * normal callback registry.
332  */
333 static int
334 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
335 {
336         int i;
337
338         if (rcu_gp_in_progress(rsp))
339                 return 0;  /* No, a grace period is already in progress. */
340         if (rcu_nocb_needs_gp(rsp))
341                 return 1;  /* Yes, a no-CBs CPU needs one. */
342         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL])
343                 return 0;  /* No, this is a no-CBs (or offline) CPU. */
344         if (*rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL])
345                 return 1;  /* Yes, this CPU has newly registered callbacks. */
346         for (i = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++)
347                 if (rdp->nxttail[i - 1] != rdp->nxttail[i] &&
348                     ULONG_CMP_LT(ACCESS_ONCE(rsp->completed),
349                                  rdp->nxtcompleted[i]))
350                         return 1;  /* Yes, CBs for future grace period. */
351         return 0; /* No grace period needed. */
352 }
353
354 /*
355  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
356  */
357 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
358 {
359         return &rsp->node[0];
360 }
361
362 /*
363  * rcu_eqs_enter_common - current CPU is moving towards extended quiescent state
364  *
365  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter now is zero,
366  * we really have entered idle, and must do the appropriate accounting.
367  * The caller must have disabled interrupts.
368  */
369 static void rcu_eqs_enter_common(struct rcu_dynticks *rdtp, long long oldval,
370                                 bool user)
371 {
372         trace_rcu_dyntick(TPS("Start"), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
373         if (!user && !is_idle_task(current)) {
374                 struct task_struct *idle __maybe_unused =
375                         idle_task(smp_processor_id());
376
377                 trace_rcu_dyntick(TPS("Error on entry: not idle task"), oldval, 0);
378                 ftrace_dump(DUMP_ORIG);
379                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
380                           current->pid, current->comm,
381                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
382         }
383         rcu_prepare_for_idle(smp_processor_id());
384         /* CPUs seeing atomic_inc() must see prior RCU read-side crit sects */
385         smp_mb__before_atomic_inc();  /* See above. */
386         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
387         smp_mb__after_atomic_inc();  /* Force ordering with next sojourn. */
388         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1);
389
390         /*
391          * It is illegal to enter an extended quiescent state while
392          * in an RCU read-side critical section.
393          */
394         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_lock_map),
395                            "Illegal idle entry in RCU read-side critical section.");
396         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map),
397                            "Illegal idle entry in RCU-bh read-side critical section.");
398         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
399                            "Illegal idle entry in RCU-sched read-side critical section.");
400 }
401
402 /*
403  * Enter an RCU extended quiescent state, which can be either the
404  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
405  */
406 static void rcu_eqs_enter(bool user)
407 {
408         long long oldval;
409         struct rcu_dynticks *rdtp;
410
411         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
412         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
413         WARN_ON_ONCE((oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == 0);
414         if ((oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == DYNTICK_TASK_NEST_VALUE)
415                 rdtp->dynticks_nesting = 0;
416         else
417                 rdtp->dynticks_nesting -= DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
418         rcu_eqs_enter_common(rdtp, oldval, user);
419 }
420
421 /**
422  * rcu_idle_enter - inform RCU that current CPU is entering idle
423  *
424  * Enter idle mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
425  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
426  * critical sections can occur in irq handlers in idle, a possibility
427  * handled by irq_enter() and irq_exit().)
428  *
429  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to zero to allow for
430  * the possibility of usermode upcalls having messed up our count
431  * of interrupt nesting level during the prior busy period.
432  */
433 void rcu_idle_enter(void)
434 {
435         unsigned long flags;
436
437         local_irq_save(flags);
438         rcu_eqs_enter(false);
439         rcu_sysidle_enter(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks), 0);
440         local_irq_restore(flags);
441 }
442 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_idle_enter);
443
444 #ifdef CONFIG_RCU_USER_QS
445 /**
446  * rcu_user_enter - inform RCU that we are resuming userspace.
447  *
448  * Enter RCU idle mode right before resuming userspace.  No use of RCU
449  * is permitted between this call and rcu_user_exit(). This way the
450  * CPU doesn't need to maintain the tick for RCU maintenance purposes
451  * when the CPU runs in userspace.
452  */
453 void rcu_user_enter(void)
454 {
455         rcu_eqs_enter(1);
456 }
457 #endif /* CONFIG_RCU_USER_QS */
458
459 /**
460  * rcu_irq_exit - inform RCU that current CPU is exiting irq towards idle
461  *
462  * Exit from an interrupt handler, which might possibly result in entering
463  * idle mode, in other words, leaving the mode in which read-side critical
464  * sections can occur.
465  *
466  * This code assumes that the idle loop never does anything that might
467  * result in unbalanced calls to irq_enter() and irq_exit().  If your
468  * architecture violates this assumption, RCU will give you what you
469  * deserve, good and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
470  *
471  * Use things like work queues to work around this limitation.
472  *
473  * You have been warned.
474  */
475 void rcu_irq_exit(void)
476 {
477         unsigned long flags;
478         long long oldval;
479         struct rcu_dynticks *rdtp;
480
481         local_irq_save(flags);
482         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
483         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
484         rdtp->dynticks_nesting--;
485         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nesting < 0);
486         if (rdtp->dynticks_nesting)
487                 trace_rcu_dyntick(TPS("--="), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
488         else
489                 rcu_eqs_enter_common(rdtp, oldval, true);
490         rcu_sysidle_enter(rdtp, 1);
491         local_irq_restore(flags);
492 }
493
494 /*
495  * rcu_eqs_exit_common - current CPU moving away from extended quiescent state
496  *
497  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter was previously zero,
498  * we really have exited idle, and must do the appropriate accounting.
499  * The caller must have disabled interrupts.
500  */
501 static void rcu_eqs_exit_common(struct rcu_dynticks *rdtp, long long oldval,
502                                int user)
503 {
504         smp_mb__before_atomic_inc();  /* Force ordering w/previous sojourn. */
505         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
506         /* CPUs seeing atomic_inc() must see later RCU read-side crit sects */
507         smp_mb__after_atomic_inc();  /* See above. */
508         WARN_ON_ONCE(!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
509         rcu_cleanup_after_idle(smp_processor_id());
510         trace_rcu_dyntick(TPS("End"), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
511         if (!user && !is_idle_task(current)) {
512                 struct task_struct *idle __maybe_unused =
513                         idle_task(smp_processor_id());
514
515                 trace_rcu_dyntick(TPS("Error on exit: not idle task"),
516                                   oldval, rdtp->dynticks_nesting);
517                 ftrace_dump(DUMP_ORIG);
518                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
519                           current->pid, current->comm,
520                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
521         }
522 }
523
524 /*
525  * Exit an RCU extended quiescent state, which can be either the
526  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
527  */
528 static void rcu_eqs_exit(bool user)
529 {
530         struct rcu_dynticks *rdtp;
531         long long oldval;
532
533         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
534         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
535         WARN_ON_ONCE(oldval < 0);
536         if (oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK)
537                 rdtp->dynticks_nesting += DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
538         else
539                 rdtp->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
540         rcu_eqs_exit_common(rdtp, oldval, user);
541 }
542
543 /**
544  * rcu_idle_exit - inform RCU that current CPU is leaving idle
545  *
546  * Exit idle mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
547  * read-side critical sections can occur.
548  *
549  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to DYNTICK_TASK_NEST to
550  * allow for the possibility of usermode upcalls messing up our count
551  * of interrupt nesting level during the busy period that is just
552  * now starting.
553  */
554 void rcu_idle_exit(void)
555 {
556         unsigned long flags;
557
558         local_irq_save(flags);
559         rcu_eqs_exit(false);
560         rcu_sysidle_exit(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks), 0);
561         local_irq_restore(flags);
562 }
563 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_idle_exit);
564
565 #ifdef CONFIG_RCU_USER_QS
566 /**
567  * rcu_user_exit - inform RCU that we are exiting userspace.
568  *
569  * Exit RCU idle mode while entering the kernel because it can
570  * run a RCU read side critical section anytime.
571  */
572 void rcu_user_exit(void)
573 {
574         rcu_eqs_exit(1);
575 }
576 #endif /* CONFIG_RCU_USER_QS */
577
578 /**
579  * rcu_irq_enter - inform RCU that current CPU is entering irq away from idle
580  *
581  * Enter an interrupt handler, which might possibly result in exiting
582  * idle mode, in other words, entering the mode in which read-side critical
583  * sections can occur.
584  *
585  * Note that the Linux kernel is fully capable of entering an interrupt
586  * handler that it never exits, for example when doing upcalls to
587  * user mode!  This code assumes that the idle loop never does upcalls to
588  * user mode.  If your architecture does do upcalls from the idle loop (or
589  * does anything else that results in unbalanced calls to the irq_enter()
590  * and irq_exit() functions), RCU will give you what you deserve, good
591  * and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
592  *
593  * Use things like work queues to work around this limitation.
594  *
595  * You have been warned.
596  */
597 void rcu_irq_enter(void)
598 {
599         unsigned long flags;
600         struct rcu_dynticks *rdtp;
601         long long oldval;
602
603         local_irq_save(flags);
604         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
605         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
606         rdtp->dynticks_nesting++;
607         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nesting == 0);
608         if (oldval)
609                 trace_rcu_dyntick(TPS("++="), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
610         else
611                 rcu_eqs_exit_common(rdtp, oldval, true);
612         rcu_sysidle_exit(rdtp, 1);
613         local_irq_restore(flags);
614 }
615
616 /**
617  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
618  *
619  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
620  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
621  * RCU grace-period handling know that the CPU is active.
622  */
623 void rcu_nmi_enter(void)
624 {
625         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
626
627         if (rdtp->dynticks_nmi_nesting == 0 &&
628             (atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1))
629                 return;
630         rdtp->dynticks_nmi_nesting++;
631         smp_mb__before_atomic_inc();  /* Force delay from prior write. */
632         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
633         /* CPUs seeing atomic_inc() must see later RCU read-side crit sects */
634         smp_mb__after_atomic_inc();  /* See above. */
635         WARN_ON_ONCE(!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
636 }
637
638 /**
639  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
640  *
641  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
642  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
643  * RCU grace-period handling know that the CPU is no longer active.
644  */
645 void rcu_nmi_exit(void)
646 {
647         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
648
649         if (rdtp->dynticks_nmi_nesting == 0 ||
650             --rdtp->dynticks_nmi_nesting != 0)
651                 return;
652         /* CPUs seeing atomic_inc() must see prior RCU read-side crit sects */
653         smp_mb__before_atomic_inc();  /* See above. */
654         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
655         smp_mb__after_atomic_inc();  /* Force delay to next write. */
656         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1);
657 }
658
659 /**
660  * __rcu_is_watching - are RCU read-side critical sections safe?
661  *
662  * Return true if RCU is watching the running CPU, which means that
663  * this CPU can safely enter RCU read-side critical sections.  Unlike
664  * rcu_is_watching(), the caller of __rcu_is_watching() must have at
665  * least disabled preemption.
666  */
667 bool __rcu_is_watching(void)
668 {
669         return atomic_read(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks.dynticks)) & 0x1;
670 }
671
672 /**
673  * rcu_is_watching - see if RCU thinks that the current CPU is idle
674  *
675  * If the current CPU is in its idle loop and is neither in an interrupt
676  * or NMI handler, return true.
677  */
678 bool rcu_is_watching(void)
679 {
680         int ret;
681
682         preempt_disable();
683         ret = __rcu_is_watching();
684         preempt_enable();
685         return ret;
686 }
687 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_is_watching);
688
689 #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
690
691 /*
692  * Is the current CPU online?  Disable preemption to avoid false positives
693  * that could otherwise happen due to the current CPU number being sampled,
694  * this task being preempted, its old CPU being taken offline, resuming
695  * on some other CPU, then determining that its old CPU is now offline.
696  * It is OK to use RCU on an offline processor during initial boot, hence
697  * the check for rcu_scheduler_fully_active.  Note also that it is OK
698  * for a CPU coming online to use RCU for one jiffy prior to marking itself
699  * online in the cpu_online_mask.  Similarly, it is OK for a CPU going
700  * offline to continue to use RCU for one jiffy after marking itself
701  * offline in the cpu_online_mask.  This leniency is necessary given the
702  * non-atomic nature of the online and offline processing, for example,
703  * the fact that a CPU enters the scheduler after completing the CPU_DYING
704  * notifiers.
705  *
706  * This is also why RCU internally marks CPUs online during the
707  * CPU_UP_PREPARE phase and offline during the CPU_DEAD phase.
708  *
709  * Disable checking if in an NMI handler because we cannot safely report
710  * errors from NMI handlers anyway.
711  */
712 bool rcu_lockdep_current_cpu_online(void)
713 {
714         struct rcu_data *rdp;
715         struct rcu_node *rnp;
716         bool ret;
717
718         if (in_nmi())
719                 return 1;
720         preempt_disable();
721         rdp = this_cpu_ptr(&rcu_sched_data);
722         rnp = rdp->mynode;
723         ret = (rdp->grpmask & rnp->qsmaskinit) ||
724               !rcu_scheduler_fully_active;
725         preempt_enable();
726         return ret;
727 }
728 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_lockdep_current_cpu_online);
729
730 #endif /* #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU) */
731
732 /**
733  * rcu_is_cpu_rrupt_from_idle - see if idle or immediately interrupted from idle
734  *
735  * If the current CPU is idle or running at a first-level (not nested)
736  * interrupt from idle, return true.  The caller must have at least
737  * disabled preemption.
738  */
739 static int rcu_is_cpu_rrupt_from_idle(void)
740 {
741         return __this_cpu_read(rcu_dynticks.dynticks_nesting) <= 1;
742 }
743
744 /*
745  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
746  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
747  * is in dynticks idle mode, which is an extended quiescent state.
748  */
749 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp,
750                                          bool *isidle, unsigned long *maxj)
751 {
752         rdp->dynticks_snap = atomic_add_return(0, &rdp->dynticks->dynticks);
753         rcu_sysidle_check_cpu(rdp, isidle, maxj);
754         return (rdp->dynticks_snap & 0x1) == 0;
755 }
756
757 /*
758  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
759  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
760  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
761  * for this same CPU, or by virtue of having been offline.
762  */
763 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp,
764                                     bool *isidle, unsigned long *maxj)
765 {
766         unsigned int curr;
767         unsigned int snap;
768
769         curr = (unsigned int)atomic_add_return(0, &rdp->dynticks->dynticks);
770         snap = (unsigned int)rdp->dynticks_snap;
771
772         /*
773          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
774          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
775          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
776          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
777          * read-side critical section that started before the beginning
778          * of the current RCU grace period.
779          */
780         if ((curr & 0x1) == 0 || UINT_CMP_GE(curr, snap + 2)) {
781                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("dti"));
782                 rdp->dynticks_fqs++;
783                 return 1;
784         }
785
786         /*
787          * Check for the CPU being offline, but only if the grace period
788          * is old enough.  We don't need to worry about the CPU changing
789          * state: If we see it offline even once, it has been through a
790          * quiescent state.
791          *
792          * The reason for insisting that the grace period be at least
793          * one jiffy old is that CPUs that are not quite online and that
794          * have just gone offline can still execute RCU read-side critical
795          * sections.
796          */
797         if (ULONG_CMP_GE(rdp->rsp->gp_start + 2, jiffies))
798                 return 0;  /* Grace period is not old enough. */
799         barrier();
800         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
801                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("ofl"));
802                 rdp->offline_fqs++;
803                 return 1;
804         }
805
806         /*
807          * There is a possibility that a CPU in adaptive-ticks state
808          * might run in the kernel with the scheduling-clock tick disabled
809          * for an extended time period.  Invoke rcu_kick_nohz_cpu() to
810          * force the CPU to restart the scheduling-clock tick in this
811          * CPU is in this state.
812          */
813         rcu_kick_nohz_cpu(rdp->cpu);
814
815         return 0;
816 }
817
818 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
819 {
820         unsigned long j = ACCESS_ONCE(jiffies);
821
822         rsp->gp_start = j;
823         smp_wmb(); /* Record start time before stall time. */
824         rsp->jiffies_stall = j + rcu_jiffies_till_stall_check();
825 }
826
827 /*
828  * Dump stacks of all tasks running on stalled CPUs.  This is a fallback
829  * for architectures that do not implement trigger_all_cpu_backtrace().
830  * The NMI-triggered stack traces are more accurate because they are
831  * printed by the target CPU.
832  */
833 static void rcu_dump_cpu_stacks(struct rcu_state *rsp)
834 {
835         int cpu;
836         unsigned long flags;
837         struct rcu_node *rnp;
838
839         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
840                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
841                 if (rnp->qsmask != 0) {
842                         for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
843                                 if (rnp->qsmask & (1UL << cpu))
844                                         dump_cpu_task(rnp->grplo + cpu);
845                 }
846                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
847         }
848 }
849
850 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
851 {
852         int cpu;
853         long delta;
854         unsigned long flags;
855         int ndetected = 0;
856         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
857         long totqlen = 0;
858
859         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
860
861         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
862         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
863         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || !rcu_gp_in_progress(rsp)) {
864                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
865                 return;
866         }
867         rsp->jiffies_stall = jiffies + 3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3;
868         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
869
870         /*
871          * OK, time to rat on our buddy...
872          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
873          * RCU CPU stall warnings.
874          */
875         pr_err("INFO: %s detected stalls on CPUs/tasks:",
876                rsp->name);
877         print_cpu_stall_info_begin();
878         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
879                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
880                 ndetected += rcu_print_task_stall(rnp);
881                 if (rnp->qsmask != 0) {
882                         for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
883                                 if (rnp->qsmask & (1UL << cpu)) {
884                                         print_cpu_stall_info(rsp,
885                                                              rnp->grplo + cpu);
886                                         ndetected++;
887                                 }
888                 }
889                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
890         }
891
892         /*
893          * Now rat on any tasks that got kicked up to the root rcu_node
894          * due to CPU offlining.
895          */
896         rnp = rcu_get_root(rsp);
897         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
898         ndetected += rcu_print_task_stall(rnp);
899         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
900
901         print_cpu_stall_info_end();
902         for_each_possible_cpu(cpu)
903                 totqlen += per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->qlen;
904         pr_cont("(detected by %d, t=%ld jiffies, g=%lu, c=%lu, q=%lu)\n",
905                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start),
906                rsp->gpnum, rsp->completed, totqlen);
907         if (ndetected == 0)
908                 pr_err("INFO: Stall ended before state dump start\n");
909         else if (!trigger_all_cpu_backtrace())
910                 rcu_dump_cpu_stacks(rsp);
911
912         /* Complain about tasks blocking the grace period. */
913
914         rcu_print_detail_task_stall(rsp);
915
916         force_quiescent_state(rsp);  /* Kick them all. */
917 }
918
919 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
920 {
921         int cpu;
922         unsigned long flags;
923         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
924         long totqlen = 0;
925
926         /*
927          * OK, time to rat on ourselves...
928          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
929          * RCU CPU stall warnings.
930          */
931         pr_err("INFO: %s self-detected stall on CPU", rsp->name);
932         print_cpu_stall_info_begin();
933         print_cpu_stall_info(rsp, smp_processor_id());
934         print_cpu_stall_info_end();
935         for_each_possible_cpu(cpu)
936                 totqlen += per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->qlen;
937         pr_cont(" (t=%lu jiffies g=%lu c=%lu q=%lu)\n",
938                 jiffies - rsp->gp_start, rsp->gpnum, rsp->completed, totqlen);
939         if (!trigger_all_cpu_backtrace())
940                 dump_stack();
941
942         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
943         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, rsp->jiffies_stall))
944                 rsp->jiffies_stall = jiffies +
945                                      3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3;
946         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
947
948         set_need_resched();  /* kick ourselves to get things going. */
949 }
950
951 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
952 {
953         unsigned long completed;
954         unsigned long gpnum;
955         unsigned long gps;
956         unsigned long j;
957         unsigned long js;
958         struct rcu_node *rnp;
959
960         if (rcu_cpu_stall_suppress || !rcu_gp_in_progress(rsp))
961                 return;
962         j = ACCESS_ONCE(jiffies);
963
964         /*
965          * Lots of memory barriers to reject false positives.
966          *
967          * The idea is to pick up rsp->gpnum, then rsp->jiffies_stall,
968          * then rsp->gp_start, and finally rsp->completed.  These values
969          * are updated in the opposite order with memory barriers (or
970          * equivalent) during grace-period initialization and cleanup.
971          * Now, a false positive can occur if we get an new value of
972          * rsp->gp_start and a old value of rsp->jiffies_stall.  But given
973          * the memory barriers, the only way that this can happen is if one
974          * grace period ends and another starts between these two fetches.
975          * Detect this by comparing rsp->completed with the previous fetch
976          * from rsp->gpnum.
977          *
978          * Given this check, comparisons of jiffies, rsp->jiffies_stall,
979          * and rsp->gp_start suffice to forestall false positives.
980          */
981         gpnum = ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
982         smp_rmb(); /* Pick up ->gpnum first... */
983         js = ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall);
984         smp_rmb(); /* ...then ->jiffies_stall before the rest... */
985         gps = ACCESS_ONCE(rsp->gp_start);
986         smp_rmb(); /* ...and finally ->gp_start before ->completed. */
987         completed = ACCESS_ONCE(rsp->completed);
988         if (ULONG_CMP_GE(completed, gpnum) ||
989             ULONG_CMP_LT(j, js) ||
990             ULONG_CMP_GE(gps, js))
991                 return; /* No stall or GP completed since entering function. */
992         rnp = rdp->mynode;
993         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
994             (ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) & rdp->grpmask)) {
995
996                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
997                 print_cpu_stall(rsp);
998
999         } else if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1000                    ULONG_CMP_GE(j, js + RCU_STALL_RAT_DELAY)) {
1001
1002                 /* They had a few time units to dump stack, so complain. */
1003                 print_other_cpu_stall(rsp);
1004         }
1005 }
1006
1007 /**
1008  * rcu_cpu_stall_reset - prevent further stall warnings in current grace period
1009  *
1010  * Set the stall-warning timeout way off into the future, thus preventing
1011  * any RCU CPU stall-warning messages from appearing in the current set of
1012  * RCU grace periods.
1013  *
1014  * The caller must disable hard irqs.
1015  */
1016 void rcu_cpu_stall_reset(void)
1017 {
1018         struct rcu_state *rsp;
1019
1020         for_each_rcu_flavor(rsp)
1021                 rsp->jiffies_stall = jiffies + ULONG_MAX / 2;
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Initialize the specified rcu_data structure's callback list to empty.
1026  */
1027 static void init_callback_list(struct rcu_data *rdp)
1028 {
1029         int i;
1030
1031         if (init_nocb_callback_list(rdp))
1032                 return;
1033         rdp->nxtlist = NULL;
1034         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1035                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Determine the value that ->completed will have at the end of the
1040  * next subsequent grace period.  This is used to tag callbacks so that
1041  * a CPU can invoke callbacks in a timely fashion even if that CPU has
1042  * been dyntick-idle for an extended period with callbacks under the
1043  * influence of RCU_FAST_NO_HZ.
1044  *
1045  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1046  */
1047 static unsigned long rcu_cbs_completed(struct rcu_state *rsp,
1048                                        struct rcu_node *rnp)
1049 {
1050         /*
1051          * If RCU is idle, we just wait for the next grace period.
1052          * But we can only be sure that RCU is idle if we are looking
1053          * at the root rcu_node structure -- otherwise, a new grace
1054          * period might have started, but just not yet gotten around
1055          * to initializing the current non-root rcu_node structure.
1056          */
1057         if (rcu_get_root(rsp) == rnp && rnp->gpnum == rnp->completed)
1058                 return rnp->completed + 1;
1059
1060         /*
1061          * Otherwise, wait for a possible partial grace period and
1062          * then the subsequent full grace period.
1063          */
1064         return rnp->completed + 2;
1065 }
1066
1067 /*
1068  * Trace-event helper function for rcu_start_future_gp() and
1069  * rcu_nocb_wait_gp().
1070  */
1071 static void trace_rcu_future_gp(struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp,
1072                                 unsigned long c, const char *s)
1073 {
1074         trace_rcu_future_grace_period(rdp->rsp->name, rnp->gpnum,
1075                                       rnp->completed, c, rnp->level,
1076                                       rnp->grplo, rnp->grphi, s);
1077 }
1078
1079 /*
1080  * Start some future grace period, as needed to handle newly arrived
1081  * callbacks.  The required future grace periods are recorded in each
1082  * rcu_node structure's ->need_future_gp field.
1083  *
1084  * The caller must hold the specified rcu_node structure's ->lock.
1085  */
1086 static unsigned long __maybe_unused
1087 rcu_start_future_gp(struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
1088 {
1089         unsigned long c;
1090         int i;
1091         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rdp->rsp);
1092
1093         /*
1094          * Pick up grace-period number for new callbacks.  If this
1095          * grace period is already marked as needed, return to the caller.
1096          */
1097         c = rcu_cbs_completed(rdp->rsp, rnp);
1098         trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startleaf"));
1099         if (rnp->need_future_gp[c & 0x1]) {
1100                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Prestartleaf"));
1101                 return c;
1102         }
1103
1104         /*
1105          * If either this rcu_node structure or the root rcu_node structure
1106          * believe that a grace period is in progress, then we must wait
1107          * for the one following, which is in "c".  Because our request
1108          * will be noticed at the end of the current grace period, we don't
1109          * need to explicitly start one.
1110          */
1111         if (rnp->gpnum != rnp->completed ||
1112             ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) != ACCESS_ONCE(rnp->completed)) {
1113                 rnp->need_future_gp[c & 0x1]++;
1114                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedleaf"));
1115                 return c;
1116         }
1117
1118         /*
1119          * There might be no grace period in progress.  If we don't already
1120          * hold it, acquire the root rcu_node structure's lock in order to
1121          * start one (if needed).
1122          */
1123         if (rnp != rnp_root)
1124                 raw_spin_lock(&rnp_root->lock);
1125
1126         /*
1127          * Get a new grace-period number.  If there really is no grace
1128          * period in progress, it will be smaller than the one we obtained
1129          * earlier.  Adjust callbacks as needed.  Note that even no-CBs
1130          * CPUs have a ->nxtcompleted[] array, so no no-CBs checks needed.
1131          */
1132         c = rcu_cbs_completed(rdp->rsp, rnp_root);
1133         for (i = RCU_DONE_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++)
1134                 if (ULONG_CMP_LT(c, rdp->nxtcompleted[i]))
1135                         rdp->nxtcompleted[i] = c;
1136
1137         /*
1138          * If the needed for the required grace period is already
1139          * recorded, trace and leave.
1140          */
1141         if (rnp_root->need_future_gp[c & 0x1]) {
1142                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Prestartedroot"));
1143                 goto unlock_out;
1144         }
1145
1146         /* Record the need for the future grace period. */
1147         rnp_root->need_future_gp[c & 0x1]++;
1148
1149         /* If a grace period is not already in progress, start one. */
1150         if (rnp_root->gpnum != rnp_root->completed) {
1151                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedleafroot"));
1152         } else {
1153                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedroot"));
1154                 rcu_start_gp_advanced(rdp->rsp, rnp_root, rdp);
1155         }
1156 unlock_out:
1157         if (rnp != rnp_root)
1158                 raw_spin_unlock(&rnp_root->lock);
1159         return c;
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Clean up any old requests for the just-ended grace period.  Also return
1164  * whether any additional grace periods have been requested.  Also invoke
1165  * rcu_nocb_gp_cleanup() in order to wake up any no-callbacks kthreads
1166  * waiting for this grace period to complete.
1167  */
1168 static int rcu_future_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp)
1169 {
1170         int c = rnp->completed;
1171         int needmore;
1172         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1173
1174         rcu_nocb_gp_cleanup(rsp, rnp);
1175         rnp->need_future_gp[c & 0x1] = 0;
1176         needmore = rnp->need_future_gp[(c + 1) & 0x1];
1177         trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c,
1178                             needmore ? TPS("CleanupMore") : TPS("Cleanup"));
1179         return needmore;
1180 }
1181
1182 /*
1183  * If there is room, assign a ->completed number to any callbacks on
1184  * this CPU that have not already been assigned.  Also accelerate any
1185  * callbacks that were previously assigned a ->completed number that has
1186  * since proven to be too conservative, which can happen if callbacks get
1187  * assigned a ->completed number while RCU is idle, but with reference to
1188  * a non-root rcu_node structure.  This function is idempotent, so it does
1189  * not hurt to call it repeatedly.
1190  *
1191  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1192  */
1193 static void rcu_accelerate_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1194                                struct rcu_data *rdp)
1195 {
1196         unsigned long c;
1197         int i;
1198
1199         /* If the CPU has no callbacks, nothing to do. */
1200         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] || !*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1201                 return;
1202
1203         /*
1204          * Starting from the sublist containing the callbacks most
1205          * recently assigned a ->completed number and working down, find the
1206          * first sublist that is not assignable to an upcoming grace period.
1207          * Such a sublist has something in it (first two tests) and has
1208          * a ->completed number assigned that will complete sooner than
1209          * the ->completed number for newly arrived callbacks (last test).
1210          *
1211          * The key point is that any later sublist can be assigned the
1212          * same ->completed number as the newly arrived callbacks, which
1213          * means that the callbacks in any of these later sublist can be
1214          * grouped into a single sublist, whether or not they have already
1215          * been assigned a ->completed number.
1216          */
1217         c = rcu_cbs_completed(rsp, rnp);
1218         for (i = RCU_NEXT_TAIL - 1; i > RCU_DONE_TAIL; i--)
1219                 if (rdp->nxttail[i] != rdp->nxttail[i - 1] &&
1220                     !ULONG_CMP_GE(rdp->nxtcompleted[i], c))
1221                         break;
1222
1223         /*
1224          * If there are no sublist for unassigned callbacks, leave.
1225          * At the same time, advance "i" one sublist, so that "i" will
1226          * index into the sublist where all the remaining callbacks should
1227          * be grouped into.
1228          */
1229         if (++i >= RCU_NEXT_TAIL)
1230                 return;
1231
1232         /*
1233          * Assign all subsequent callbacks' ->completed number to the next
1234          * full grace period and group them all in the sublist initially
1235          * indexed by "i".
1236          */
1237         for (; i <= RCU_NEXT_TAIL; i++) {
1238                 rdp->nxttail[i] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
1239                 rdp->nxtcompleted[i] = c;
1240         }
1241         /* Record any needed additional grace periods. */
1242         rcu_start_future_gp(rnp, rdp);
1243
1244         /* Trace depending on how much we were able to accelerate. */
1245         if (!*rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL])
1246                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("AccWaitCB"));
1247         else
1248                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("AccReadyCB"));
1249 }
1250
1251 /*
1252  * Move any callbacks whose grace period has completed to the
1253  * RCU_DONE_TAIL sublist, then compact the remaining sublists and
1254  * assign ->completed numbers to any callbacks in the RCU_NEXT_TAIL
1255  * sublist.  This function is idempotent, so it does not hurt to
1256  * invoke it repeatedly.  As long as it is not invoked -too- often...
1257  *
1258  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1259  */
1260 static void rcu_advance_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1261                             struct rcu_data *rdp)
1262 {
1263         int i, j;
1264
1265         /* If the CPU has no callbacks, nothing to do. */
1266         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] || !*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1267                 return;
1268
1269         /*
1270          * Find all callbacks whose ->completed numbers indicate that they
1271          * are ready to invoke, and put them into the RCU_DONE_TAIL sublist.
1272          */
1273         for (i = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++) {
1274                 if (ULONG_CMP_LT(rnp->completed, rdp->nxtcompleted[i]))
1275                         break;
1276                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[i];
1277         }
1278         /* Clean up any sublist tail pointers that were misordered above. */
1279         for (j = RCU_WAIT_TAIL; j < i; j++)
1280                 rdp->nxttail[j] = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1281
1282         /* Copy down callbacks to fill in empty sublists. */
1283         for (j = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++, j++) {
1284                 if (rdp->nxttail[j] == rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL])
1285                         break;
1286                 rdp->nxttail[j] = rdp->nxttail[i];
1287                 rdp->nxtcompleted[j] = rdp->nxtcompleted[i];
1288         }
1289
1290         /* Classify any remaining callbacks. */
1291         rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1292 }
1293
1294 /*
1295  * Update CPU-local rcu_data state to record the beginnings and ends of
1296  * grace periods.  The caller must hold the ->lock of the leaf rcu_node
1297  * structure corresponding to the current CPU, and must have irqs disabled.
1298  */
1299 static void __note_gp_changes(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
1300 {
1301         /* Handle the ends of any preceding grace periods first. */
1302         if (rdp->completed == rnp->completed) {
1303
1304                 /* No grace period end, so just accelerate recent callbacks. */
1305                 rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1306
1307         } else {
1308
1309                 /* Advance callbacks. */
1310                 rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp);
1311
1312                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
1313                 rdp->completed = rnp->completed;
1314                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpuend"));
1315         }
1316
1317         if (rdp->gpnum != rnp->gpnum) {
1318                 /*
1319                  * If the current grace period is waiting for this CPU,
1320                  * set up to detect a quiescent state, otherwise don't
1321                  * go looking for one.
1322                  */
1323                 rdp->gpnum = rnp->gpnum;
1324                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpustart"));
1325                 rdp->passed_quiesce = 0;
1326                 rdp->qs_pending = !!(rnp->qsmask & rdp->grpmask);
1327                 zero_cpu_stall_ticks(rdp);
1328         }
1329 }
1330
1331 static void note_gp_changes(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1332 {
1333         unsigned long flags;
1334         struct rcu_node *rnp;
1335
1336         local_irq_save(flags);
1337         rnp = rdp->mynode;
1338         if ((rdp->gpnum == ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) &&
1339              rdp->completed == ACCESS_ONCE(rnp->completed)) || /* w/out lock. */
1340             !raw_spin_trylock(&rnp->lock)) { /* irqs already off, so later. */
1341                 local_irq_restore(flags);
1342                 return;
1343         }
1344         __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
1345         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1346 }
1347
1348 /*
1349  * Initialize a new grace period.  Return 0 if no grace period required.
1350  */
1351 static int rcu_gp_init(struct rcu_state *rsp)
1352 {
1353         struct rcu_data *rdp;
1354         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1355
1356         rcu_bind_gp_kthread();
1357         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1358         if (rsp->gp_flags == 0) {
1359                 /* Spurious wakeup, tell caller to go back to sleep.  */
1360                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1361                 return 0;
1362         }
1363         rsp->gp_flags = 0; /* Clear all flags: New grace period. */
1364
1365         if (WARN_ON_ONCE(rcu_gp_in_progress(rsp))) {
1366                 /*
1367                  * Grace period already in progress, don't start another.
1368                  * Not supposed to be able to happen.
1369                  */
1370                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1371                 return 0;
1372         }
1373
1374         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
1375         record_gp_stall_check_time(rsp);
1376         smp_wmb(); /* Record GP times before starting GP. */
1377         rsp->gpnum++;
1378         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->gpnum, TPS("start"));
1379         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1380
1381         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
1382         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
1383
1384         /*
1385          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
1386          * structures for all currently online CPUs in breadth-first order,
1387          * starting from the root rcu_node structure, relying on the layout
1388          * of the tree within the rsp->node[] array.  Note that other CPUs
1389          * will access only the leaves of the hierarchy, thus seeing that no
1390          * grace period is in progress, at least until the corresponding
1391          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
1392          * CPU-hotplug operations.
1393          *
1394          * The grace period cannot complete until the initialization
1395          * process finishes, because this kthread handles both.
1396          */
1397         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
1398                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1399                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1400                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
1401                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
1402                 ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) = rsp->gpnum;
1403                 WARN_ON_ONCE(rnp->completed != rsp->completed);
1404                 ACCESS_ONCE(rnp->completed) = rsp->completed;
1405                 if (rnp == rdp->mynode)
1406                         __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
1407                 rcu_preempt_boost_start_gp(rnp);
1408                 trace_rcu_grace_period_init(rsp->name, rnp->gpnum,
1409                                             rnp->level, rnp->grplo,
1410                                             rnp->grphi, rnp->qsmask);
1411                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1412 #ifdef CONFIG_PROVE_RCU_DELAY
1413                 if ((prandom_u32() % (rcu_num_nodes + 1)) == 0 &&
1414                     system_state == SYSTEM_RUNNING)
1415                         udelay(200);
1416 #endif /* #ifdef CONFIG_PROVE_RCU_DELAY */
1417                 cond_resched();
1418         }
1419
1420         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
1421         return 1;
1422 }
1423
1424 /*
1425  * Do one round of quiescent-state forcing.
1426  */
1427 static int rcu_gp_fqs(struct rcu_state *rsp, int fqs_state_in)
1428 {
1429         int fqs_state = fqs_state_in;
1430         bool isidle = false;
1431         unsigned long maxj;
1432         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1433
1434         rsp->n_force_qs++;
1435         if (fqs_state == RCU_SAVE_DYNTICK) {
1436                 /* Collect dyntick-idle snapshots. */
1437                 if (is_sysidle_rcu_state(rsp)) {
1438                         isidle = 1;
1439                         maxj = jiffies - ULONG_MAX / 4;
1440                 }
1441                 force_qs_rnp(rsp, dyntick_save_progress_counter,
1442                              &isidle, &maxj);
1443                 rcu_sysidle_report_gp(rsp, isidle, maxj);
1444                 fqs_state = RCU_FORCE_QS;
1445         } else {
1446                 /* Handle dyntick-idle and offline CPUs. */
1447                 isidle = 0;
1448                 force_qs_rnp(rsp, rcu_implicit_dynticks_qs, &isidle, &maxj);
1449         }
1450         /* Clear flag to prevent immediate re-entry. */
1451         if (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
1452                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1453                 rsp->gp_flags &= ~RCU_GP_FLAG_FQS;
1454                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1455         }
1456         return fqs_state;
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Clean up after the old grace period.
1461  */
1462 static void rcu_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp)
1463 {
1464         unsigned long gp_duration;
1465         int nocb = 0;
1466         struct rcu_data *rdp;
1467         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1468
1469         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1470         gp_duration = jiffies - rsp->gp_start;
1471         if (gp_duration > rsp->gp_max)
1472                 rsp->gp_max = gp_duration;
1473
1474         /*
1475          * We know the grace period is complete, but to everyone else
1476          * it appears to still be ongoing.  But it is also the case
1477          * that to everyone else it looks like there is nothing that
1478          * they can do to advance the grace period.  It is therefore
1479          * safe for us to drop the lock in order to mark the grace
1480          * period as completed in all of the rcu_node structures.
1481          */
1482         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1483
1484         /*
1485          * Propagate new ->completed value to rcu_node structures so
1486          * that other CPUs don't have to wait until the start of the next
1487          * grace period to process their callbacks.  This also avoids
1488          * some nasty RCU grace-period initialization races by forcing
1489          * the end of the current grace period to be completely recorded in
1490          * all of the rcu_node structures before the beginning of the next
1491          * grace period is recorded in any of the rcu_node structures.
1492          */
1493         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
1494                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1495                 ACCESS_ONCE(rnp->completed) = rsp->gpnum;
1496                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1497                 if (rnp == rdp->mynode)
1498                         __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
1499                 nocb += rcu_future_gp_cleanup(rsp, rnp);
1500                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1501                 cond_resched();
1502         }
1503         rnp = rcu_get_root(rsp);
1504         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1505         rcu_nocb_gp_set(rnp, nocb);
1506
1507         rsp->completed = rsp->gpnum; /* Declare grace period done. */
1508         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->completed, TPS("end"));
1509         rsp->fqs_state = RCU_GP_IDLE;
1510         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1511         rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp);  /* Reduce false positives below. */
1512         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1513                 rsp->gp_flags = RCU_GP_FLAG_INIT;
1514                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1515                                        ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1516                                        TPS("newreq"));
1517         }
1518         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Body of kthread that handles grace periods.
1523  */
1524 static int __noreturn rcu_gp_kthread(void *arg)
1525 {
1526         int fqs_state;
1527         int gf;
1528         unsigned long j;
1529         int ret;
1530         struct rcu_state *rsp = arg;
1531         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1532
1533         for (;;) {
1534
1535                 /* Handle grace-period start. */
1536                 for (;;) {
1537                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1538                                                ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1539                                                TPS("reqwait"));
1540                         wait_event_interruptible(rsp->gp_wq,
1541                                                  ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) &
1542                                                  RCU_GP_FLAG_INIT);
1543                         if (rcu_gp_init(rsp))
1544                                 break;
1545                         cond_resched();
1546                         flush_signals(current);
1547                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1548                                                ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1549                                                TPS("reqwaitsig"));
1550                 }
1551
1552                 /* Handle quiescent-state forcing. */
1553                 fqs_state = RCU_SAVE_DYNTICK;
1554                 j = jiffies_till_first_fqs;
1555                 if (j > HZ) {
1556                         j = HZ;
1557                         jiffies_till_first_fqs = HZ;
1558                 }
1559                 ret = 0;
1560                 for (;;) {
1561                         if (!ret)
1562                                 rsp->jiffies_force_qs = jiffies + j;
1563                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1564                                                ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1565                                                TPS("fqswait"));
1566                         ret = wait_event_interruptible_timeout(rsp->gp_wq,
1567                                         ((gf = ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags)) &
1568                                          RCU_GP_FLAG_FQS) ||
1569                                         (!ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) &&
1570                                          !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)),
1571                                         j);
1572                         /* If grace period done, leave loop. */
1573                         if (!ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) &&
1574                             !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp))
1575                                 break;
1576                         /* If time for quiescent-state forcing, do it. */
1577                         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, rsp->jiffies_force_qs) ||
1578                             (gf & RCU_GP_FLAG_FQS)) {
1579                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1580                                                        ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1581                                                        TPS("fqsstart"));
1582                                 fqs_state = rcu_gp_fqs(rsp, fqs_state);
1583                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1584                                                        ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1585                                                        TPS("fqsend"));
1586                                 cond_resched();
1587                         } else {
1588                                 /* Deal with stray signal. */
1589                                 cond_resched();
1590                                 flush_signals(current);
1591                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1592                                                        ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1593                                                        TPS("fqswaitsig"));
1594                         }
1595                         j = jiffies_till_next_fqs;
1596                         if (j > HZ) {
1597                                 j = HZ;
1598                                 jiffies_till_next_fqs = HZ;
1599                         } else if (j < 1) {
1600                                 j = 1;
1601                                 jiffies_till_next_fqs = 1;
1602                         }
1603                 }
1604
1605                 /* Handle grace-period end. */
1606                 rcu_gp_cleanup(rsp);
1607         }
1608 }
1609
1610 static void rsp_wakeup(struct irq_work *work)
1611 {
1612         struct rcu_state *rsp = container_of(work, struct rcu_state, wakeup_work);
1613
1614         /* Wake up rcu_gp_kthread() to start the grace period. */
1615         wake_up(&rsp->gp_wq);
1616 }
1617
1618 /*
1619  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
1620  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
1621  * the root node's ->lock and hard irqs must be disabled.
1622  *
1623  * Note that it is legal for a dying CPU (which is marked as offline) to
1624  * invoke this function.  This can happen when the dying CPU reports its
1625  * quiescent state.
1626  */
1627 static void
1628 rcu_start_gp_advanced(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1629                       struct rcu_data *rdp)
1630 {
1631         if (!rsp->gp_kthread || !cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1632                 /*
1633                  * Either we have not yet spawned the grace-period
1634                  * task, this CPU does not need another grace period,
1635                  * or a grace period is already in progress.
1636                  * Either way, don't start a new grace period.
1637                  */
1638                 return;
1639         }
1640         rsp->gp_flags = RCU_GP_FLAG_INIT;
1641         trace_rcu_grace_period(rsp->name, ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1642                                TPS("newreq"));
1643
1644         /*
1645          * We can't do wakeups while holding the rnp->lock, as that
1646          * could cause possible deadlocks with the rq->lock. Defer
1647          * the wakeup to interrupt context.  And don't bother waking
1648          * up the running kthread.
1649          */
1650         if (current != rsp->gp_kthread)
1651                 irq_work_queue(&rsp->wakeup_work);
1652 }
1653
1654 /*
1655  * Similar to rcu_start_gp_advanced(), but also advance the calling CPU's
1656  * callbacks.  Note that rcu_start_gp_advanced() cannot do this because it
1657  * is invoked indirectly from rcu_advance_cbs(), which would result in
1658  * endless recursion -- or would do so if it wasn't for the self-deadlock
1659  * that is encountered beforehand.
1660  */
1661 static void
1662 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp)
1663 {
1664         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1665         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1666
1667         /*
1668          * If there is no grace period in progress right now, any
1669          * callbacks we have up to this point will be satisfied by the
1670          * next grace period.  Also, advancing the callbacks reduces the
1671          * probability of false positives from cpu_needs_another_gp()
1672          * resulting in pointless grace periods.  So, advance callbacks
1673          * then start the grace period!
1674          */
1675         rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp);
1676         rcu_start_gp_advanced(rsp, rnp, rdp);
1677 }
1678
1679 /*
1680  * Report a full set of quiescent states to the specified rcu_state
1681  * data structure.  This involves cleaning up after the prior grace
1682  * period and letting rcu_start_gp() start up the next grace period
1683  * if one is needed.  Note that the caller must hold rnp->lock, which
1684  * is released before return.
1685  */
1686 static void rcu_report_qs_rsp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
1687         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
1688 {
1689         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
1690         raw_spin_unlock_irqrestore(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1691         wake_up(&rsp->gp_wq);  /* Memory barrier implied by wake_up() path. */
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Similar to rcu_report_qs_rdp(), for which it is a helper function.
1696  * Allows quiescent states for a group of CPUs to be reported at one go
1697  * to the specified rcu_node structure, though all the CPUs in the group
1698  * must be represented by the same rcu_node structure (which need not be
1699  * a leaf rcu_node structure, though it often will be).  That structure's
1700  * lock must be held upon entry, and it is released before return.
1701  */
1702 static void
1703 rcu_report_qs_rnp(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp,
1704                   struct rcu_node *rnp, unsigned long flags)
1705         __releases(rnp->lock)
1706 {
1707         struct rcu_node *rnp_c;
1708
1709         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
1710         for (;;) {
1711                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
1712
1713                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
1714                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1715                         return;
1716                 }
1717                 rnp->qsmask &= ~mask;
1718                 trace_rcu_quiescent_state_report(rsp->name, rnp->gpnum,
1719                                                  mask, rnp->qsmask, rnp->level,
1720                                                  rnp->grplo, rnp->grphi,
1721                                                  !!rnp->gp_tasks);
1722                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
1723
1724                         /* Other bits still set at this level, so done. */
1725                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1726                         return;
1727                 }
1728                 mask = rnp->grpmask;
1729                 if (rnp->parent == NULL) {
1730
1731                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
1732
1733                         break;
1734                 }
1735                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1736                 rnp_c = rnp;
1737                 rnp = rnp->parent;
1738                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1739                 WARN_ON_ONCE(rnp_c->qsmask);
1740         }
1741
1742         /*
1743          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
1744          * state for this grace period.  Invoke rcu_report_qs_rsp()
1745          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
1746          */
1747         rcu_report_qs_rsp(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Record a quiescent state for the specified CPU to that CPU's rcu_data
1752  * structure.  This must be either called from the specified CPU, or
1753  * called when the specified CPU is known to be offline (and when it is
1754  * also known that no other CPU is concurrently trying to help the offline
1755  * CPU).  The lastcomp argument is used to make sure we are still in the
1756  * grace period of interest.  We don't want to end the current grace period
1757  * based on quiescent states detected in an earlier grace period!
1758  */
1759 static void
1760 rcu_report_qs_rdp(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1761 {
1762         unsigned long flags;
1763         unsigned long mask;
1764         struct rcu_node *rnp;
1765
1766         rnp = rdp->mynode;
1767         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1768         if (rdp->passed_quiesce == 0 || rdp->gpnum != rnp->gpnum ||
1769             rnp->completed == rnp->gpnum) {
1770
1771                 /*
1772                  * The grace period in which this quiescent state was
1773                  * recorded has ended, so don't report it upwards.
1774                  * We will instead need a new quiescent state that lies
1775                  * within the current grace period.
1776                  */
1777                 rdp->passed_quiesce = 0;        /* need qs for new gp. */
1778                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1779                 return;
1780         }
1781         mask = rdp->grpmask;
1782         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
1783                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1784         } else {
1785                 rdp->qs_pending = 0;
1786
1787                 /*
1788                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
1789                  * callbacks can be processed during the next GP.
1790                  */
1791                 rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1792
1793                 rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, flags); /* rlses rnp->lock */
1794         }
1795 }
1796
1797 /*
1798  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
1799  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
1800  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
1801  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
1802  */
1803 static void
1804 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1805 {
1806         /* Check for grace-period ends and beginnings. */
1807         note_gp_changes(rsp, rdp);
1808
1809         /*
1810          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
1811          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
1812          */
1813         if (!rdp->qs_pending)
1814                 return;
1815
1816         /*
1817          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
1818          * period? If no, then exit and wait for the next call.
1819          */
1820         if (!rdp->passed_quiesce)
1821                 return;
1822
1823         /*
1824          * Tell RCU we are done (but rcu_report_qs_rdp() will be the
1825          * judge of that).
1826          */
1827         rcu_report_qs_rdp(rdp->cpu, rsp, rdp);
1828 }
1829
1830 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1831
1832 /*
1833  * Send the specified CPU's RCU callbacks to the orphanage.  The
1834  * specified CPU must be offline, and the caller must hold the
1835  * ->orphan_lock.
1836  */
1837 static void
1838 rcu_send_cbs_to_orphanage(int cpu, struct rcu_state *rsp,
1839                           struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
1840 {
1841         /* No-CBs CPUs do not have orphanable callbacks. */
1842         if (rcu_is_nocb_cpu(rdp->cpu))
1843                 return;
1844
1845         /*
1846          * Orphan the callbacks.  First adjust the counts.  This is safe
1847          * because _rcu_barrier() excludes CPU-hotplug operations, so it
1848          * cannot be running now.  Thus no memory barrier is required.
1849          */
1850         if (rdp->nxtlist != NULL) {
1851                 rsp->qlen_lazy += rdp->qlen_lazy;
1852                 rsp->qlen += rdp->qlen;
1853                 rdp->n_cbs_orphaned += rdp->qlen;
1854                 rdp->qlen_lazy = 0;
1855                 ACCESS_ONCE(rdp->qlen) = 0;
1856         }
1857
1858         /*
1859          * Next, move those callbacks still needing a grace period to
1860          * the orphanage, where some other CPU will pick them up.
1861          * Some of the callbacks might have gone partway through a grace
1862          * period, but that is too bad.  They get to start over because we
1863          * cannot assume that grace periods are synchronized across CPUs.
1864          * We don't bother updating the ->nxttail[] array yet, instead
1865          * we just reset the whole thing later on.
1866          */
1867         if (*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != NULL) {
1868                 *rsp->orphan_nxttail = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1869                 rsp->orphan_nxttail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
1870                 *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
1871         }
1872
1873         /*
1874          * Then move the ready-to-invoke callbacks to the orphanage,
1875          * where some other CPU will pick them up.  These will not be
1876          * required to pass though another grace period: They are done.
1877          */
1878         if (rdp->nxtlist != NULL) {
1879                 *rsp->orphan_donetail = rdp->nxtlist;
1880                 rsp->orphan_donetail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1881         }
1882
1883         /* Finally, initialize the rcu_data structure's list to empty.  */
1884         init_callback_list(rdp);
1885 }
1886
1887 /*
1888  * Adopt the RCU callbacks from the specified rcu_state structure's
1889  * orphanage.  The caller must hold the ->orphan_lock.
1890  */
1891 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
1892 {
1893         int i;
1894         struct rcu_data *rdp = __this_cpu_ptr(rsp->rda);
1895
1896         /* No-CBs CPUs are handled specially. */
1897         if (rcu_nocb_adopt_orphan_cbs(rsp, rdp))
1898                 return;
1899
1900         /* Do the accounting first. */
1901         rdp->qlen_lazy += rsp->qlen_lazy;
1902         rdp->qlen += rsp->qlen;
1903         rdp->n_cbs_adopted += rsp->qlen;
1904         if (rsp->qlen_lazy != rsp->qlen)
1905                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
1906         rsp->qlen_lazy = 0;
1907         rsp->qlen = 0;
1908
1909         /*
1910          * We do not need a memory barrier here because the only way we
1911          * can get here if there is an rcu_barrier() in flight is if
1912          * we are the task doing the rcu_barrier().
1913          */
1914
1915         /* First adopt the ready-to-invoke callbacks. */
1916         if (rsp->orphan_donelist != NULL) {
1917                 *rsp->orphan_donetail = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1918                 *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rsp->orphan_donelist;
1919                 for (i = RCU_NEXT_SIZE - 1; i >= RCU_DONE_TAIL; i--)
1920                         if (rdp->nxttail[i] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1921                                 rdp->nxttail[i] = rsp->orphan_donetail;
1922                 rsp->orphan_donelist = NULL;
1923                 rsp->orphan_donetail = &rsp->orphan_donelist;
1924         }
1925
1926         /* And then adopt the callbacks that still need a grace period. */
1927         if (rsp->orphan_nxtlist != NULL) {
1928                 *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_nxtlist;
1929                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_nxttail;
1930                 rsp->orphan_nxtlist = NULL;
1931                 rsp->orphan_nxttail = &rsp->orphan_nxtlist;
1932         }
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Trace the fact that this CPU is going offline.
1937  */
1938 static void rcu_cleanup_dying_cpu(struct rcu_state *rsp)
1939 {
1940         RCU_TRACE(unsigned long mask);
1941         RCU_TRACE(struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda));
1942         RCU_TRACE(struct rcu_node *rnp = rdp->mynode);
1943
1944         RCU_TRACE(mask = rdp->grpmask);
1945         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1946                                rnp->gpnum + 1 - !!(rnp->qsmask & mask),
1947                                TPS("cpuofl"));
1948 }
1949
1950 /*
1951  * The CPU has been completely removed, and some other CPU is reporting
1952  * this fact from process context.  Do the remainder of the cleanup,
1953  * including orphaning the outgoing CPU's RCU callbacks, and also
1954  * adopting them.  There can only be one CPU hotplug operation at a time,
1955  * so no other CPU can be attempting to update rcu_cpu_kthread_task.
1956  */
1957 static void rcu_cleanup_dead_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1958 {
1959         unsigned long flags;
1960         unsigned long mask;
1961         int need_report = 0;
1962         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
1963         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;  /* Outgoing CPU's rdp & rnp. */
1964
1965         /* Adjust any no-longer-needed kthreads. */
1966         rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
1967
1968         /* Remove the dead CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy. */
1969
1970         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
1971         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
1972         raw_spin_lock_irqsave(&rsp->orphan_lock, flags);
1973
1974         /* Orphan the dead CPU's callbacks, and adopt them if appropriate. */
1975         rcu_send_cbs_to_orphanage(cpu, rsp, rnp, rdp);
1976         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
1977
1978         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
1979         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
1980         do {
1981                 raw_spin_lock(&rnp->lock);      /* irqs already disabled. */
1982                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
1983                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
1984                         if (rnp != rdp->mynode)
1985                                 raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
1986                         break;
1987                 }
1988                 if (rnp == rdp->mynode)
1989                         need_report = rcu_preempt_offline_tasks(rsp, rnp, rdp);
1990                 else
1991                         raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
1992                 mask = rnp->grpmask;
1993                 rnp = rnp->parent;
1994         } while (rnp != NULL);
1995
1996         /*
1997          * We still hold the leaf rcu_node structure lock here, and
1998          * irqs are still disabled.  The reason for this subterfuge is
1999          * because invoking rcu_report_unblock_qs_rnp() with ->orphan_lock
2000          * held leads to deadlock.
2001          */
2002         raw_spin_unlock(&rsp->orphan_lock); /* irqs remain disabled. */
2003         rnp = rdp->mynode;
2004         if (need_report & RCU_OFL_TASKS_NORM_GP)
2005                 rcu_report_unblock_qs_rnp(rnp, flags);
2006         else
2007                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2008         if (need_report & RCU_OFL_TASKS_EXP_GP)
2009                 rcu_report_exp_rnp(rsp, rnp, true);
2010         WARN_ONCE(rdp->qlen != 0 || rdp->nxtlist != NULL,
2011                   "rcu_cleanup_dead_cpu: Callbacks on offline CPU %d: qlen=%lu, nxtlist=%p\n",
2012                   cpu, rdp->qlen, rdp->nxtlist);
2013         init_callback_list(rdp);
2014         /* Disallow further callbacks on this CPU. */
2015         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = NULL;
2016         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
2017 }
2018
2019 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2020
2021 static void rcu_cleanup_dying_cpu(struct rcu_state *rsp)
2022 {
2023 }
2024
2025 static void rcu_cleanup_dead_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
2026 {
2027 }
2028
2029 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2030
2031 /*
2032  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
2033  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
2034  */
2035 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2036 {
2037         unsigned long flags;
2038         struct rcu_head *next, *list, **tail;
2039         long bl, count, count_lazy;
2040         int i;
2041
2042         /* If no callbacks are ready, just return. */
2043         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
2044                 trace_rcu_batch_start(rsp->name, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen, 0);
2045                 trace_rcu_batch_end(rsp->name, 0, !!ACCESS_ONCE(rdp->nxtlist),
2046                                     need_resched(), is_idle_task(current),
2047                                     rcu_is_callbacks_kthread());
2048                 return;
2049         }
2050
2051         /*
2052          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
2053          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
2054          */
2055         local_irq_save(flags);
2056         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(smp_processor_id()));
2057         bl = rdp->blimit;
2058         trace_rcu_batch_start(rsp->name, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen, bl);
2059         list = rdp->nxtlist;
2060         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2061         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
2062         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2063         for (i = RCU_NEXT_SIZE - 1; i >= 0; i--)
2064                 if (rdp->nxttail[i] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
2065                         rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
2066         local_irq_restore(flags);
2067
2068         /* Invoke callbacks. */
2069         count = count_lazy = 0;
2070         while (list) {
2071                 next = list->next;
2072                 prefetch(next);
2073                 debug_rcu_head_unqueue(list);
2074                 if (__rcu_reclaim(rsp->name, list))
2075                         count_lazy++;
2076                 list = next;
2077                 /* Stop only if limit reached and CPU has something to do. */
2078                 if (++count >= bl &&
2079                     (need_resched() ||
2080                      (!is_idle_task(current) && !rcu_is_callbacks_kthread())))
2081                         break;
2082         }
2083
2084         local_irq_save(flags);
2085         trace_rcu_batch_end(rsp->name, count, !!list, need_resched(),
2086                             is_idle_task(current),
2087                             rcu_is_callbacks_kthread());
2088
2089         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
2090         if (list != NULL) {
2091                 *tail = rdp->nxtlist;
2092                 rdp->nxtlist = list;
2093                 for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
2094                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[i])
2095                                 rdp->nxttail[i] = tail;
2096                         else
2097                                 break;
2098         }
2099         smp_mb(); /* List handling before counting for rcu_barrier(). */
2100         rdp->qlen_lazy -= count_lazy;
2101         ACCESS_ONCE(rdp->qlen) -= count;
2102         rdp->n_cbs_invoked += count;
2103
2104         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
2105         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
2106                 rdp->blimit = blimit;
2107
2108         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
2109         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
2110                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
2111                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2112         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
2113                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
2114         WARN_ON_ONCE((rdp->nxtlist == NULL) != (rdp->qlen == 0));
2115
2116         local_irq_restore(flags);
2117
2118         /* Re-invoke RCU core processing if there are callbacks remaining. */
2119         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
2120                 invoke_rcu_core();
2121 }
2122
2123 /*
2124  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
2125  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
2126  * Also schedule RCU core processing.
2127  *
2128  * This function must be called from hardirq context.  It is normally
2129  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
2130  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
2131  */
2132 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
2133 {
2134         trace_rcu_utilization(TPS("Start scheduler-tick"));
2135         increment_cpu_stall_ticks();
2136         if (user || rcu_is_cpu_rrupt_from_idle()) {
2137
2138                 /*
2139                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
2140                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
2141                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
2142                  * a quiescent state, so note it.
2143                  *
2144                  * No memory barrier is required here because both
2145                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
2146                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
2147                  * at least not while the corresponding CPU is online.
2148                  */
2149
2150                 rcu_sched_qs(cpu);
2151                 rcu_bh_qs(cpu);
2152
2153         } else if (!in_softirq()) {
2154
2155                 /*
2156                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
2157                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
2158                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
2159                  * critical section, so note it.
2160                  */
2161
2162                 rcu_bh_qs(cpu);
2163         }
2164         rcu_preempt_check_callbacks(cpu);
2165         if (rcu_pending(cpu))
2166                 invoke_rcu_core();
2167         trace_rcu_utilization(TPS("End scheduler-tick"));
2168 }
2169
2170 /*
2171  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
2172  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
2173  * Also initiate boosting for any threads blocked on the root rcu_node.
2174  *
2175  * The caller must have suppressed start of new grace periods.
2176  */
2177 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp,
2178                          int (*f)(struct rcu_data *rsp, bool *isidle,
2179                                   unsigned long *maxj),
2180                          bool *isidle, unsigned long *maxj)
2181 {
2182         unsigned long bit;
2183         int cpu;
2184         unsigned long flags;
2185         unsigned long mask;
2186         struct rcu_node *rnp;
2187
2188         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
2189                 cond_resched();
2190                 mask = 0;
2191                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2192                 if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
2193                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2194                         return;
2195                 }
2196                 if (rnp->qsmask == 0) {
2197                         rcu_initiate_boost(rnp, flags); /* releases rnp->lock */
2198                         continue;
2199                 }
2200                 cpu = rnp->grplo;
2201                 bit = 1;
2202                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
2203                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0) {
2204                                 if ((rnp->qsmaskinit & bit) != 0)
2205                                         *isidle = 0;
2206                                 if (f(per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu), isidle, maxj))
2207                                         mask |= bit;
2208                         }
2209                 }
2210                 if (mask != 0) {
2211
2212                         /* rcu_report_qs_rnp() releases rnp->lock. */
2213                         rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, flags);
2214                         continue;
2215                 }
2216                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2217         }
2218         rnp = rcu_get_root(rsp);
2219         if (rnp->qsmask == 0) {
2220                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2221                 rcu_initiate_boost(rnp, flags); /* releases rnp->lock. */
2222         }
2223 }
2224
2225 /*
2226  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
2227  * CPUs are in dyntick-idle mode.
2228  */
2229 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp)
2230 {
2231         unsigned long flags;
2232         bool ret;
2233         struct rcu_node *rnp;
2234         struct rcu_node *rnp_old = NULL;
2235
2236         /* Funnel through hierarchy to reduce memory contention. */
2237         rnp = per_cpu_ptr(rsp->rda, raw_smp_processor_id())->mynode;
2238         for (; rnp != NULL; rnp = rnp->parent) {
2239                 ret = (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) ||
2240                       !raw_spin_trylock(&rnp->fqslock);
2241                 if (rnp_old != NULL)
2242                         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2243                 if (ret) {
2244                         rsp->n_force_qs_lh++;
2245                         return;
2246                 }
2247                 rnp_old = rnp;
2248         }
2249         /* rnp_old == rcu_get_root(rsp), rnp == NULL. */
2250
2251         /* Reached the root of the rcu_node tree, acquire lock. */
2252         raw_spin_lock_irqsave(&rnp_old->lock, flags);
2253         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2254         if (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
2255                 rsp->n_force_qs_lh++;
2256                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp_old->lock, flags);
2257                 return;  /* Someone beat us to it. */
2258         }
2259         rsp->gp_flags |= RCU_GP_FLAG_FQS;
2260         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp_old->lock, flags);
2261         wake_up(&rsp->gp_wq);  /* Memory barrier implied by wake_up() path. */
2262 }
2263
2264 /*
2265  * This does the RCU core processing work for the specified rcu_state
2266  * and rcu_data structures.  This may be called only from the CPU to
2267  * whom the rdp belongs.
2268  */
2269 static void
2270 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp)
2271 {
2272         unsigned long flags;
2273         struct rcu_data *rdp = __this_cpu_ptr(rsp->rda);
2274
2275         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
2276
2277         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
2278         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
2279
2280         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
2281         local_irq_save(flags);
2282         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2283                 raw_spin_lock(&rcu_get_root(rsp)->lock); /* irqs disabled. */
2284                 rcu_start_gp(rsp);
2285                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
2286         } else {
2287                 local_irq_restore(flags);
2288         }
2289
2290         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
2291         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
2292                 invoke_rcu_callbacks(rsp, rdp);
2293 }
2294
2295 /*
2296  * Do RCU core processing for the current CPU.
2297  */
2298 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
2299 {
2300         struct rcu_state *rsp;
2301
2302         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2303                 return;
2304         trace_rcu_utilization(TPS("Start RCU core"));
2305         for_each_rcu_flavor(rsp)
2306                 __rcu_process_callbacks(rsp);
2307         trace_rcu_utilization(TPS("End RCU core"));
2308 }
2309
2310 /*
2311  * Schedule RCU callback invocation.  If the specified type of RCU
2312  * does not support RCU priority boosting, just do a direct call,
2313  * otherwise wake up the per-CPU kernel kthread.  Note that because we
2314  * are running on the current CPU with interrupts disabled, the
2315  * rcu_cpu_kthread_task cannot disappear out from under us.
2316  */
2317 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2318 {
2319         if (unlikely(!ACCESS_ONCE(rcu_scheduler_fully_active)))
2320                 return;
2321         if (likely(!rsp->boost)) {
2322                 rcu_do_batch(rsp, rdp);
2323                 return;
2324         }
2325         invoke_rcu_callbacks_kthread();
2326 }
2327
2328 static void invoke_rcu_core(void)
2329 {
2330         if (cpu_online(smp_processor_id()))
2331                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
2332 }
2333
2334 /*
2335  * Handle any core-RCU processing required by a call_rcu() invocation.
2336  */
2337 static void __call_rcu_core(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp,
2338                             struct rcu_head *head, unsigned long flags)
2339 {
2340         /*
2341          * If called from an extended quiescent state, invoke the RCU
2342          * core in order to force a re-evaluation of RCU's idleness.
2343          */
2344         if (!rcu_is_watching() && cpu_online(smp_processor_id()))
2345                 invoke_rcu_core();
2346
2347         /* If interrupts were disabled or CPU offline, don't invoke RCU core. */
2348         if (irqs_disabled_flags(flags) || cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2349                 return;
2350
2351         /*
2352          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
2353          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
2354          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
2355          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
2356          * is the only one waiting for a grace period to complete.
2357          */
2358         if (unlikely(rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
2359
2360                 /* Are we ignoring a completed grace period? */
2361                 note_gp_changes(rsp, rdp);
2362
2363                 /* Start a new grace period if one not already started. */
2364                 if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
2365                         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
2366
2367                         raw_spin_lock(&rnp_root->lock);
2368                         rcu_start_gp(rsp);
2369                         raw_spin_unlock(&rnp_root->lock);
2370                 } else {
2371                         /* Give the grace period a kick. */
2372                         rdp->blimit = LONG_MAX;
2373                         if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
2374                             *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
2375                                 force_quiescent_state(rsp);
2376                         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2377                         rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
2378                 }
2379         }
2380 }
2381
2382 /*
2383  * RCU callback function to leak a callback.
2384  */
2385 static void rcu_leak_callback(struct rcu_head *rhp)
2386 {
2387 }
2388
2389 /*
2390  * Helper function for call_rcu() and friends.  The cpu argument will
2391  * normally be -1, indicating "currently running CPU".  It may specify
2392  * a CPU only if that CPU is a no-CBs CPU.  Currently, only _rcu_barrier()
2393  * is expected to specify a CPU.
2394  */
2395 static void
2396 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
2397            struct rcu_state *rsp, int cpu, bool lazy)
2398 {
2399         unsigned long flags;
2400         struct rcu_data *rdp;
2401
2402         WARN_ON_ONCE((unsigned long)head & 0x3); /* Misaligned rcu_head! */
2403         if (debug_rcu_head_queue(head)) {
2404                 /* Probable double call_rcu(), so leak the callback. */
2405                 ACCESS_ONCE(head->func) = rcu_leak_callback;
2406                 WARN_ONCE(1, "__call_rcu(): Leaked duplicate callback\n");
2407                 return;
2408         }
2409         head->func = func;
2410         head->next = NULL;
2411
2412         /*
2413          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
2414          * Note that we might see a beginning right after we see an
2415          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
2416          * a quiescent state betweentimes.
2417          */
2418         local_irq_save(flags);
2419         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2420
2421         /* Add the callback to our list. */
2422         if (unlikely(rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] == NULL) || cpu != -1) {
2423                 int offline;
2424
2425                 if (cpu != -1)
2426                         rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2427                 offline = !__call_rcu_nocb(rdp, head, lazy);
2428                 WARN_ON_ONCE(offline);
2429                 /* _call_rcu() is illegal on offline CPU; leak the callback. */
2430                 local_irq_restore(flags);
2431                 return;
2432         }
2433         ACCESS_ONCE(rdp->qlen)++;
2434         if (lazy)
2435                 rdp->qlen_lazy++;
2436         else
2437                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
2438         smp_mb();  /* Count before adding callback for rcu_barrier(). */
2439         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
2440         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
2441
2442         if (__is_kfree_rcu_offset((unsigned long)func))
2443                 trace_rcu_kfree_callback(rsp->name, head, (unsigned long)func,
2444                                          rdp->qlen_lazy, rdp->qlen);
2445         else
2446                 trace_rcu_callback(rsp->name, head, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen);
2447
2448         /* Go handle any RCU core processing required. */
2449         __call_rcu_core(rsp, rdp, head, flags);
2450         local_irq_restore(flags);
2451 }
2452
2453 /*
2454  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
2455  */
2456 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
2457 {
2458         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state, -1, 0);
2459 }
2460 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
2461
2462 /*
2463  * Queue an RCU callback for invocation after a quicker grace period.
2464  */
2465 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
2466 {
2467         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state, -1, 0);
2468 }
2469 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
2470
2471 /*
2472  * Because a context switch is a grace period for RCU-sched and RCU-bh,
2473  * any blocking grace-period wait automatically implies a grace period
2474  * if there is only one CPU online at any point time during execution
2475  * of either synchronize_sched() or synchronize_rcu_bh().  It is OK to
2476  * occasionally incorrectly indicate that there are multiple CPUs online
2477  * when there was in fact only one the whole time, as this just adds
2478  * some overhead: RCU still operates correctly.
2479  */
2480 static inline int rcu_blocking_is_gp(void)
2481 {
2482         int ret;
2483
2484         might_sleep();  /* Check for RCU read-side critical section. */
2485         preempt_disable();
2486         ret = num_online_cpus() <= 1;
2487         preempt_enable();
2488         return ret;
2489 }
2490
2491 /**
2492  * synchronize_sched - wait until an rcu-sched grace period has elapsed.
2493  *
2494  * Control will return to the caller some time after a full rcu-sched
2495  * grace period has elapsed, in other words after all currently executing
2496  * rcu-sched read-side critical sections have completed.   These read-side
2497  * critical sections are delimited by rcu_read_lock_sched() and
2498  * rcu_read_unlock_sched(), and may be nested.  Note that preempt_disable(),
2499  * local_irq_disable(), and so on may be used in place of
2500  * rcu_read_lock_sched().
2501  *
2502  * This means that all preempt_disable code sequences, including NMI and
2503  * non-threaded hardware-interrupt handlers, in progress on entry will
2504  * have completed before this primitive returns.  However, this does not
2505  * guarantee that softirq handlers will have completed, since in some
2506  * kernels, these handlers can run in process context, and can block.
2507  *
2508  * Note that this guarantee implies further memory-ordering guarantees.
2509  * On systems with more than one CPU, when synchronize_sched() returns,
2510  * each CPU is guaranteed to have executed a full memory barrier since the
2511  * end of its last RCU-sched read-side critical section whose beginning
2512  * preceded the call to synchronize_sched().  In addition, each CPU having
2513  * an RCU read-side critical section that extends beyond the return from
2514  * synchronize_sched() is guaranteed to have executed a full memory barrier
2515  * after the beginning of synchronize_sched() and before the beginning of
2516  * that RCU read-side critical section.  Note that these guarantees include
2517  * CPUs that are offline, idle, or executing in user mode, as well as CPUs
2518  * that are executing in the kernel.
2519  *
2520  * Furthermore, if CPU A invoked synchronize_sched(), which returned
2521  * to its caller on CPU B, then both CPU A and CPU B are guaranteed
2522  * to have executed a full memory barrier during the execution of
2523  * synchronize_sched() -- even if CPU A and CPU B are the same CPU (but
2524  * again only if the system has more than one CPU).
2525  *
2526  * This primitive provides the guarantees made by the (now removed)
2527  * synchronize_kernel() API.  In contrast, synchronize_rcu() only
2528  * guarantees that rcu_read_lock() sections will have completed.
2529  * In "classic RCU", these two guarantees happen to be one and
2530  * the same, but can differ in realtime RCU implementations.
2531  */
2532 void synchronize_sched(void)
2533 {
2534         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) &&
2535                            !lock_is_held(&rcu_lock_map) &&
2536                            !lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
2537                            "Illegal synchronize_sched() in RCU-sched read-side critical section");
2538         if (rcu_blocking_is_gp())
2539                 return;
2540         if (rcu_expedited)
2541                 synchronize_sched_expedited();
2542         else
2543                 wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
2544 }
2545 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched);
2546
2547 /**
2548  * synchronize_rcu_bh - wait until an rcu_bh grace period has elapsed.
2549  *
2550  * Control will return to the caller some time after a full rcu_bh grace
2551  * period has elapsed, in other words after all currently executing rcu_bh
2552  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
2553  * sections are delimited by rcu_read_lock_bh() and rcu_read_unlock_bh(),
2554  * and may be nested.
2555  *
2556  * See the description of synchronize_sched() for more detailed information
2557  * on memory ordering guarantees.
2558  */
2559 void synchronize_rcu_bh(void)
2560 {
2561         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) &&
2562                            !lock_is_held(&rcu_lock_map) &&
2563                            !lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
2564                            "Illegal synchronize_rcu_bh() in RCU-bh read-side critical section");
2565         if (rcu_blocking_is_gp())
2566                 return;
2567         if (rcu_expedited)
2568                 synchronize_rcu_bh_expedited();
2569         else
2570                 wait_rcu_gp(call_rcu_bh);
2571 }
2572 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_bh);
2573
2574 static int synchronize_sched_expedited_cpu_stop(void *data)
2575 {
2576         /*
2577          * There must be a full memory barrier on each affected CPU
2578          * between the time that try_stop_cpus() is called and the
2579          * time that it returns.
2580          *
2581          * In the current initial implementation of cpu_stop, the
2582          * above condition is already met when the control reaches
2583          * this point and the following smp_mb() is not strictly
2584          * necessary.  Do smp_mb() anyway for documentation and
2585          * robustness against future implementation changes.
2586          */
2587         smp_mb(); /* See above comment block. */
2588         return 0;
2589 }
2590
2591 /**
2592  * synchronize_sched_expedited - Brute-force RCU-sched grace period
2593  *
2594  * Wait for an RCU-sched grace period to elapse, but use a "big hammer"
2595  * approach to force the grace period to end quickly.  This consumes
2596  * significant time on all CPUs and is unfriendly to real-time workloads,
2597  * so is thus not recommended for any sort of common-case code.  In fact,
2598  * if you are using synchronize_sched_expedited() in a loop, please
2599  * restructure your code to batch your updates, and then use a single
2600  * synchronize_sched() instead.
2601  *
2602  * Note that it is illegal to call this function while holding any lock
2603  * that is acquired by a CPU-hotplug notifier.  And yes, it is also illegal
2604  * to call this function from a CPU-hotplug notifier.  Failing to observe
2605  * these restriction will result in deadlock.
2606  *
2607  * This implementation can be thought of as an application of ticket
2608  * locking to RCU, with sync_sched_expedited_started and
2609  * sync_sched_expedited_done taking on the roles of the halves
2610  * of the ticket-lock word.  Each task atomically increments
2611  * sync_sched_expedited_started upon entry, snapshotting the old value,
2612  * then attempts to stop all the CPUs.  If this succeeds, then each
2613  * CPU will have executed a context switch, resulting in an RCU-sched
2614  * grace period.  We are then done, so we use atomic_cmpxchg() to
2615  * update sync_sched_expedited_done to match our snapshot -- but
2616  * only if someone else has not already advanced past our snapshot.
2617  *
2618  * On the other hand, if try_stop_cpus() fails, we check the value
2619  * of sync_sched_expedited_done.  If it has advanced past our
2620  * initial snapshot, then someone else must have forced a grace period
2621  * some time after we took our snapshot.  In this case, our work is
2622  * done for us, and we can simply return.  Otherwise, we try again,
2623  * but keep our initial snapshot for purposes of checking for someone
2624  * doing our work for us.
2625  *
2626  * If we fail too many times in a row, we fall back to synchronize_sched().
2627  */
2628 void synchronize_sched_expedited(void)
2629 {
2630         long firstsnap, s, snap;
2631         int trycount = 0;
2632         struct rcu_state *rsp = &rcu_sched_state;
2633
2634         /*
2635          * If we are in danger of counter wrap, just do synchronize_sched().
2636          * By allowing sync_sched_expedited_started to advance no more than
2637          * ULONG_MAX/8 ahead of sync_sched_expedited_done, we are ensuring
2638          * that more than 3.5 billion CPUs would be required to force a
2639          * counter wrap on a 32-bit system.  Quite a few more CPUs would of
2640          * course be required on a 64-bit system.
2641          */
2642         if (ULONG_CMP_GE((ulong)atomic_long_read(&rsp->expedited_start),
2643                          (ulong)atomic_long_read(&rsp->expedited_done) +
2644                          ULONG_MAX / 8)) {
2645                 synchronize_sched();
2646                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_wrap);
2647                 return;
2648         }
2649
2650         /*
2651          * Take a ticket.  Note that atomic_inc_return() implies a
2652          * full memory barrier.
2653          */
2654         snap = atomic_long_inc_return(&rsp->expedited_start);
2655         firstsnap = snap;
2656         get_online_cpus();
2657         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(raw_smp_processor_id()));
2658
2659         /*
2660          * Each pass through the following loop attempts to force a
2661          * context switch on each CPU.
2662          */
2663         while (try_stop_cpus(cpu_online_mask,
2664                              synchronize_sched_expedited_cpu_stop,
2665                              NULL) == -EAGAIN) {
2666                 put_online_cpus();
2667                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_tryfail);
2668
2669                 /* Check to see if someone else did our work for us. */
2670                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
2671                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)firstsnap)) {
2672                         /* ensure test happens before caller kfree */
2673                         smp_mb__before_atomic_inc(); /* ^^^ */
2674                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_workdone1);
2675                         return;
2676                 }
2677
2678                 /* No joy, try again later.  Or just synchronize_sched(). */
2679                 if (trycount++ < 10) {
2680                         udelay(trycount * num_online_cpus());
2681                 } else {
2682                         wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
2683                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_normal);
2684                         return;
2685                 }
2686
2687                 /* Recheck to see if someone else did our work for us. */
2688                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
2689                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)firstsnap)) {
2690                         /* ensure test happens before caller kfree */
2691                         smp_mb__before_atomic_inc(); /* ^^^ */
2692                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_workdone2);
2693                         return;
2694                 }
2695
2696                 /*
2697                  * Refetching sync_sched_expedited_started allows later
2698                  * callers to piggyback on our grace period.  We retry
2699                  * after they started, so our grace period works for them,
2700                  * and they started after our first try, so their grace
2701                  * period works for us.
2702                  */
2703                 get_online_cpus();
2704                 snap = atomic_long_read(&rsp->expedited_start);
2705                 smp_mb(); /* ensure read is before try_stop_cpus(). */
2706         }
2707         atomic_long_inc(&rsp->expedited_stoppedcpus);
2708
2709         /*
2710          * Everyone up to our most recent fetch is covered by our grace
2711          * period.  Update the counter, but only if our work is still
2712          * relevant -- which it won't be if someone who started later
2713          * than we did already did their update.
2714          */
2715         do {
2716                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_tries);
2717                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
2718                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)snap)) {
2719                         /* ensure test happens before caller kfree */
2720                         smp_mb__before_atomic_inc(); /* ^^^ */
2721                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_lost);
2722                         break;
2723                 }
2724         } while (atomic_long_cmpxchg(&rsp->expedited_done, s, snap) != s);
2725         atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_exit);
2726
2727         put_online_cpus();
2728 }
2729 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched_expedited);
2730
2731 /*
2732  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
2733  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
2734  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
2735  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
2736  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
2737  */
2738 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2739 {
2740         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;
2741
2742         rdp->n_rcu_pending++;
2743
2744         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
2745         check_cpu_stall(rsp, rdp);
2746
2747         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
2748         if (rcu_scheduler_fully_active &&
2749             rdp->qs_pending && !rdp->passed_quiesce) {
2750                 rdp->n_rp_qs_pending++;
2751         } else if (rdp->qs_pending && rdp->passed_quiesce) {
2752                 rdp->n_rp_report_qs++;
2753                 return 1;
2754         }
2755
2756         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
2757         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
2758                 rdp->n_rp_cb_ready++;
2759                 return 1;
2760         }
2761
2762         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
2763         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2764                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
2765                 return 1;
2766         }
2767
2768         /* Has another RCU grace period completed?  */
2769         if (ACCESS_ONCE(rnp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
2770                 rdp->n_rp_gp_completed++;
2771                 return 1;
2772         }
2773
2774         /* Has a new RCU grace period started? */
2775         if (ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
2776                 rdp->n_rp_gp_started++;
2777                 return 1;
2778         }
2779
2780         /* nothing to do */
2781         rdp->n_rp_need_nothing++;
2782         return 0;
2783 }
2784
2785 /*
2786  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
2787  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
2788  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
2789  */
2790 static int rcu_pending(int cpu)
2791 {
2792         struct rcu_state *rsp;
2793
2794         for_each_rcu_flavor(rsp)
2795                 if (__rcu_pending(rsp, per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)))
2796                         return 1;
2797         return 0;
2798 }
2799
2800 /*
2801  * Return true if the specified CPU has any callback.  If all_lazy is
2802  * non-NULL, store an indication of whether all callbacks are lazy.
2803  * (If there are no callbacks, all of them are deemed to be lazy.)
2804  */
2805 static int rcu_cpu_has_callbacks(int cpu, bool *all_lazy)
2806 {
2807         bool al = true;
2808         bool hc = false;
2809         struct rcu_data *rdp;
2810         struct rcu_state *rsp;
2811
2812         for_each_rcu_flavor(rsp) {
2813                 rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2814                 if (!rdp->nxtlist)
2815                         continue;
2816                 hc = true;
2817                 if (rdp->qlen != rdp->qlen_lazy || !all_lazy) {
2818                         al = false;
2819                         break;
2820                 }
2821         }
2822         if (all_lazy)
2823                 *all_lazy = al;
2824         return hc;
2825 }
2826
2827 /*
2828  * Helper function for _rcu_barrier() tracing.  If tracing is disabled,
2829  * the compiler is expected to optimize this away.
2830  */
2831 static void _rcu_barrier_trace(struct rcu_state *rsp, const char *s,
2832                                int cpu, unsigned long done)
2833 {
2834         trace_rcu_barrier(rsp->name, s, cpu,
2835                           atomic_read(&rsp->barrier_cpu_count), done);
2836 }
2837
2838 /*
2839  * RCU callback function for _rcu_barrier().  If we are last, wake
2840  * up the task executing _rcu_barrier().
2841  */
2842 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *rhp)
2843 {
2844         struct rcu_data *rdp = container_of(rhp, struct rcu_data, barrier_head);
2845         struct rcu_state *rsp = rdp->rsp;
2846
2847         if (atomic_dec_and_test(&rsp->barrier_cpu_count)) {
2848                 _rcu_barrier_trace(rsp, "LastCB", -1, rsp->n_barrier_done);
2849                 complete(&rsp->barrier_completion);
2850         } else {
2851                 _rcu_barrier_trace(rsp, "CB", -1, rsp->n_barrier_done);
2852         }
2853 }
2854
2855 /*
2856  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
2857  */
2858 static void rcu_barrier_func(void *type)
2859 {
2860         struct rcu_state *rsp = type;
2861         struct rcu_data *rdp = __this_cpu_ptr(rsp->rda);
2862
2863         _rcu_barrier_trace(rsp, "IRQ", -1, rsp->n_barrier_done);
2864         atomic_inc(&rsp->barrier_cpu_count);
2865         rsp->call(&rdp->barrier_head, rcu_barrier_callback);
2866 }
2867
2868 /*
2869  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
2870  * RCU callbacks of the specified type to complete.
2871  */
2872 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp)
2873 {
2874         int cpu;
2875         struct rcu_data *rdp;
2876         unsigned long snap = ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done);
2877         unsigned long snap_done;
2878
2879         _rcu_barrier_trace(rsp, "Begin", -1, snap);
2880
2881         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
2882         mutex_lock(&rsp->barrier_mutex);
2883
2884         /*
2885          * Ensure that all prior references, including to ->n_barrier_done,
2886          * are ordered before the _rcu_barrier() machinery.
2887          */
2888         smp_mb();  /* See above block comment. */
2889
2890         /*
2891          * Recheck ->n_barrier_done to see if others did our work for us.
2892          * This means checking ->n_barrier_done for an even-to-odd-to-even
2893          * transition.  The "if" expression below therefore rounds the old
2894          * value up to the next even number and adds two before comparing.
2895          */
2896         snap_done = rsp->n_barrier_done;
2897         _rcu_barrier_trace(rsp, "Check", -1, snap_done);
2898
2899         /*
2900          * If the value in snap is odd, we needed to wait for the current
2901          * rcu_barrier() to complete, then wait for the next one, in other
2902          * words, we need the value of snap_done to be three larger than
2903          * the value of snap.  On the other hand, if the value in snap is
2904          * even, we only had to wait for the next rcu_barrier() to complete,
2905          * in other words, we need the value of snap_done to be only two
2906          * greater than the value of snap.  The "(snap + 3) & ~0x1" computes
2907          * this for us (thank you, Linus!).
2908          */
2909         if (ULONG_CMP_GE(snap_done, (snap + 3) & ~0x1)) {
2910                 _rcu_barrier_trace(rsp, "EarlyExit", -1, snap_done);
2911                 smp_mb(); /* caller's subsequent code after above check. */
2912                 mutex_unlock(&rsp->barrier_mutex);
2913                 return;
2914         }
2915
2916         /*
2917          * Increment ->n_barrier_done to avoid duplicate work.  Use
2918          * ACCESS_ONCE() to prevent the compiler from speculating
2919          * the increment to precede the early-exit check.
2920          */
2921         ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done)++;
2922         WARN_ON_ONCE((rsp->n_barrier_done & 0x1) != 1);
2923         _rcu_barrier_trace(rsp, "Inc1", -1, rsp->n_barrier_done);
2924         smp_mb(); /* Order ->n_barrier_done increment with below mechanism. */
2925
2926         /*
2927          * Initialize the count to one rather than to zero in order to
2928          * avoid a too-soon return to zero in case of a short grace period
2929          * (or preemption of this task).  Exclude CPU-hotplug operations
2930          * to ensure that no offline CPU has callbacks queued.
2931          */
2932         init_completion(&rsp->barrier_completion);
2933         atomic_set(&rsp->barrier_cpu_count, 1);
2934         get_online_cpus();
2935
2936         /*
2937          * Force each CPU with callbacks to register a new callback.
2938          * When that callback is invoked, we will know that all of the
2939          * corresponding CPU's preceding callbacks have been invoked.
2940          */
2941         for_each_possible_cpu(cpu) {
2942                 if (!cpu_online(cpu) && !rcu_is_nocb_cpu(cpu))
2943                         continue;
2944                 rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2945                 if (rcu_is_nocb_cpu(cpu)) {
2946                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineNoCB", cpu,
2947                                            rsp->n_barrier_done);
2948                         atomic_inc(&rsp->barrier_cpu_count);
2949                         __call_rcu(&rdp->barrier_head, rcu_barrier_callback,
2950                                    rsp, cpu, 0);
2951                 } else if (ACCESS_ONCE(rdp->qlen)) {
2952                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineQ", cpu,
2953                                            rsp->n_barrier_done);
2954                         smp_call_function_single(cpu, rcu_barrier_func, rsp, 1);
2955                 } else {
2956                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineNQ", cpu,
2957                                            rsp->n_barrier_done);
2958                 }
2959         }
2960         put_online_cpus();
2961
2962         /*
2963          * Now that we have an rcu_barrier_callback() callback on each
2964          * CPU, and thus each counted, remove the initial count.
2965          */
2966         if (atomic_dec_and_test(&rsp->barrier_cpu_count))
2967                 complete(&rsp->barrier_completion);
2968
2969         /* Increment ->n_barrier_done to prevent duplicate work. */
2970         smp_mb(); /* Keep increment after above mechanism. */
2971         ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done)++;
2972         WARN_ON_ONCE((rsp->n_barrier_done & 0x1) != 0);
2973         _rcu_barrier_trace(rsp, "Inc2", -1, rsp->n_barrier_done);
2974         smp_mb(); /* Keep increment before caller's subsequent code. */
2975
2976         /* Wait for all rcu_barrier_callback() callbacks to be invoked. */
2977         wait_for_completion(&rsp->barrier_completion);
2978
2979         /* Other rcu_barrier() invocations can now safely proceed. */
2980         mutex_unlock(&rsp->barrier_mutex);
2981 }
2982
2983 /**
2984  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
2985  */
2986 void rcu_barrier_bh(void)
2987 {
2988         _rcu_barrier(&rcu_bh_state);
2989 }
2990 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
2991
2992 /**
2993  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
2994  */
2995 void rcu_barrier_sched(void)
2996 {
2997         _rcu_barrier(&rcu_sched_state);
2998 }
2999 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
3000
3001 /*
3002  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
3003  */
3004 static void __init
3005 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
3006 {
3007         unsigned long flags;
3008         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3009         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
3010
3011         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
3012         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3013         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
3014         init_callback_list(rdp);
3015         rdp->qlen_lazy = 0;
3016         ACCESS_ONCE(rdp->qlen) = 0;
3017         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
3018         WARN_ON_ONCE(rdp->dynticks->dynticks_nesting != DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE);
3019         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdp->dynticks->dynticks) != 1);
3020         rdp->cpu = cpu;
3021         rdp->rsp = rsp;
3022         rcu_boot_init_nocb_percpu_data(rdp);
3023         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
3024 }
3025
3026 /*
3027  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
3028  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
3029  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
3030  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
3031  */
3032 static void
3033 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp, int preemptible)
3034 {
3035         unsigned long flags;
3036         unsigned long mask;
3037         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3038         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
3039
3040         /* Exclude new grace periods. */
3041         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
3042
3043         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
3044         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3045         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
3046         rdp->preemptible = preemptible;
3047         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
3048         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
3049         rdp->blimit = blimit;
3050         init_callback_list(rdp);  /* Re-enable callbacks on this CPU. */
3051         rdp->dynticks->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
3052         rcu_sysidle_init_percpu_data(rdp->dynticks);
3053         atomic_set(&rdp->dynticks->dynticks,
3054                    (atomic_read(&rdp->dynticks->dynticks) & ~0x1) + 1);
3055         raw_spin_unlock(&rnp->lock);            /* irqs remain disabled. */
3056
3057         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
3058         rnp = rdp->mynode;
3059         mask = rdp->grpmask;
3060         do {
3061                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
3062                 raw_spin_lock(&rnp->lock);      /* irqs already disabled. */
3063                 rnp->qsmaskinit |= mask;
3064                 mask = rnp->grpmask;
3065                 if (rnp == rdp->mynode) {
3066                         /*
3067                          * If there is a grace period in progress, we will
3068                          * set up to wait for it next time we run the
3069                          * RCU core code.
3070                          */
3071                         rdp->gpnum = rnp->completed;
3072                         rdp->completed = rnp->completed;
3073                         rdp->passed_quiesce = 0;
3074                         rdp->qs_pending = 0;
3075                         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpuonl"));
3076                 }
3077                 raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
3078                 rnp = rnp->parent;
3079         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
3080         local_irq_restore(flags);
3081
3082         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
3083 }
3084
3085 static void rcu_prepare_cpu(int cpu)
3086 {
3087         struct rcu_state *rsp;
3088
3089         for_each_rcu_flavor(rsp)
3090                 rcu_init_percpu_data(cpu, rsp,
3091                                      strcmp(rsp->name, "rcu_preempt") == 0);
3092 }
3093
3094 /*
3095  * Handle CPU online/offline notification events.
3096  */
3097 static int rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
3098                                     unsigned long action, void *hcpu)
3099 {
3100         long cpu = (long)hcpu;
3101         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rcu_state->rda, cpu);
3102         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;
3103         struct rcu_state *rsp;
3104
3105         trace_rcu_utilization(TPS("Start CPU hotplug"));
3106         switch (action) {
3107         case CPU_UP_PREPARE:
3108         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3109                 rcu_prepare_cpu(cpu);
3110                 rcu_prepare_kthreads(cpu);
3111                 break;
3112         case CPU_ONLINE:
3113         case CPU_DOWN_FAILED:
3114                 rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
3115                 break;
3116         case CPU_DOWN_PREPARE:
3117                 rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, cpu);
3118                 break;
3119         case CPU_DYING:
3120         case CPU_DYING_FROZEN:
3121                 for_each_rcu_flavor(rsp)
3122                         rcu_cleanup_dying_cpu(rsp);
3123                 break;
3124         case CPU_DEAD:
3125         case CPU_DEAD_FROZEN:
3126         case CPU_UP_CANCELED:
3127         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3128                 for_each_rcu_flavor(rsp)
3129                         rcu_cleanup_dead_cpu(cpu, rsp);
3130                 break;
3131         default:
3132                 break;
3133         }
3134         trace_rcu_utilization(TPS("End CPU hotplug"));
3135         return NOTIFY_OK;
3136 }
3137
3138 static int rcu_pm_notify(struct notifier_block *self,
3139                          unsigned long action, void *hcpu)
3140 {
3141         switch (action) {
3142         case PM_HIBERNATION_PREPARE:
3143         case PM_SUSPEND_PREPARE:
3144                 if (nr_cpu_ids <= 256) /* Expediting bad for large systems. */
3145                         rcu_expedited = 1;
3146                 break;
3147         case PM_POST_HIBERNATION:
3148         case PM_POST_SUSPEND:
3149                 rcu_expedited = 0;
3150                 break;
3151         default:
3152                 break;
3153         }
3154         return NOTIFY_OK;
3155 }
3156
3157 /*
3158  * Spawn the kthread that handles this RCU flavor's grace periods.
3159  */
3160 static int __init rcu_spawn_gp_kthread(void)
3161 {
3162         unsigned long flags;
3163         struct rcu_node *rnp;
3164         struct rcu_state *rsp;
3165         struct task_struct *t;
3166
3167         for_each_rcu_flavor(rsp) {
3168                 t = kthread_run(rcu_gp_kthread, rsp, "%s", rsp->name);
3169                 BUG_ON(IS_ERR(t));
3170                 rnp = rcu_get_root(rsp);
3171                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3172                 rsp->gp_kthread = t;
3173                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
3174                 rcu_spawn_nocb_kthreads(rsp);
3175         }
3176         return 0;
3177 }
3178 early_initcall(rcu_spawn_gp_kthread);
3179
3180 /*
3181  * This function is invoked towards the end of the scheduler's initialization
3182  * process.  Before this is called, the idle task might contain
3183  * RCU read-side critical sections (during which time, this idle
3184  * task is booting the system).  After this function is called, the
3185  * idle tasks are prohibited from containing RCU read-side critical
3186  * sections.  This function also enables RCU lockdep checking.
3187  */
3188 void rcu_scheduler_starting(void)
3189 {
3190         WARN_ON(num_online_cpus() != 1);
3191         WARN_ON(nr_context_switches() > 0);
3192         rcu_scheduler_active = 1;
3193 }
3194
3195 /*
3196  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
3197  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
3198  */
3199 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
3200 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
3201 {
3202         int i;
3203
3204         for (i = rcu_num_lvls - 1; i > 0; i--)
3205                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
3206         rsp->levelspread[0] = rcu_fanout_leaf;
3207 }
3208 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
3209 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
3210 {
3211         int ccur;
3212         int cprv;
3213         int i;
3214
3215         cprv = nr_cpu_ids;
3216         for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
3217                 ccur = rsp->levelcnt[i];
3218                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
3219                 cprv = ccur;
3220         }
3221 }
3222 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
3223
3224 /*
3225  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
3226  */
3227 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp,
3228                 struct rcu_data __percpu *rda)
3229 {
3230         static char *buf[] = { "rcu_node_0",
3231                                "rcu_node_1",
3232                                "rcu_node_2",
3233                                "rcu_node_3" };  /* Match MAX_RCU_LVLS */
3234         static char *fqs[] = { "rcu_node_fqs_0",
3235                                "rcu_node_fqs_1",
3236                                "rcu_node_fqs_2",
3237                                "rcu_node_fqs_3" };  /* Match MAX_RCU_LVLS */
3238         int cpustride = 1;
3239         int i;
3240         int j;
3241         struct rcu_node *rnp;
3242
3243         BUILD_BUG_ON(MAX_RCU_LVLS > ARRAY_SIZE(buf));  /* Fix buf[] init! */
3244
3245         /* Silence gcc 4.8 warning about array index out of range. */
3246         if (rcu_num_lvls > RCU_NUM_LVLS)
3247                 panic("rcu_init_one: rcu_num_lvls overflow");
3248
3249         /* Initialize the level-tracking arrays. */
3250
3251         for (i = 0; i < rcu_num_lvls; i++)
3252                 rsp->levelcnt[i] = num_rcu_lvl[i];
3253         for (i = 1; i < rcu_num_lvls; i++)
3254                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
3255         rcu_init_levelspread(rsp);
3256
3257         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
3258
3259         for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
3260                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
3261                 rnp = rsp->level[i];
3262                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
3263                         raw_spin_lock_init(&rnp->lock);
3264                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->lock,
3265                                                    &rcu_node_class[i], buf[i]);
3266                         raw_spin_lock_init(&rnp->fqslock);
3267                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->fqslock,
3268                                                    &rcu_fqs_class[i], fqs[i]);
3269                         rnp->gpnum = rsp->gpnum;
3270                         rnp->completed = rsp->completed;
3271                         rnp->qsmask = 0;
3272                         rnp->qsmaskinit = 0;
3273                         rnp->grplo = j * cpustride;
3274                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
3275                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
3276                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
3277                         if (i == 0) {
3278                                 rnp->grpnum = 0;
3279                                 rnp->grpmask = 0;
3280                                 rnp->parent = NULL;
3281                         } else {
3282                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
3283                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
3284                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
3285                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
3286                         }
3287                         rnp->level = i;
3288                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blkd_tasks);
3289                         rcu_init_one_nocb(rnp);
3290                 }
3291         }
3292
3293         rsp->rda = rda;
3294         init_waitqueue_head(&rsp->gp_wq);
3295         init_irq_work(&rsp->wakeup_work, rsp_wakeup);
3296         rnp = rsp->level[rcu_num_lvls - 1];
3297         for_each_possible_cpu(i) {
3298                 while (i > rnp->grphi)
3299                         rnp++;
3300                 per_cpu_ptr(rsp->rda, i)->mynode = rnp;
3301                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp);
3302         }
3303         list_add(&rsp->flavors, &rcu_struct_flavors);
3304 }
3305
3306 /*
3307  * Compute the rcu_node tree geometry from kernel parameters.  This cannot
3308  * replace the definitions in tree.h because those are needed to size
3309  * the ->node array in the rcu_state structure.
3310  */
3311 static void __init rcu_init_geometry(void)
3312 {
3313         ulong d;
3314         int i;
3315         int j;
3316         int n = nr_cpu_ids;
3317         int rcu_capacity[MAX_RCU_LVLS + 1];
3318
3319         /*
3320          * Initialize any unspecified boot parameters.
3321          * The default values of jiffies_till_first_fqs and
3322          * jiffies_till_next_fqs are set to the RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS
3323          * value, which is a function of HZ, then adding one for each
3324          * RCU_JIFFIES_FQS_DIV CPUs that might be on the system.
3325          */
3326         d = RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS + nr_cpu_ids / RCU_JIFFIES_FQS_DIV;
3327         if (jiffies_till_first_fqs == ULONG_MAX)
3328                 jiffies_till_first_fqs = d;
3329         if (jiffies_till_next_fqs == ULONG_MAX)
3330                 jiffies_till_next_fqs = d;
3331
3332         /* If the compile-time values are accurate, just leave. */
3333         if (rcu_fanout_leaf == CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF &&
3334             nr_cpu_ids == NR_CPUS)
3335                 return;
3336
3337         /*
3338          * Compute number of nodes that can be handled an rcu_node tree
3339          * with the given number of levels.  Setting rcu_capacity[0] makes
3340          * some of the arithmetic easier.
3341          */
3342         rcu_capacity[0] = 1;
3343         rcu_capacity[1] = rcu_fanout_leaf;
3344         for (i = 2; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3345                 rcu_capacity[i] = rcu_capacity[i - 1] * CONFIG_RCU_FANOUT;
3346
3347         /*
3348          * The boot-time rcu_fanout_leaf parameter is only permitted
3349          * to increase the leaf-level fanout, not decrease it.  Of course,
3350          * the leaf-level fanout cannot exceed the number of bits in
3351          * the rcu_node masks.  Finally, the tree must be able to accommodate
3352          * the configured number of CPUs.  Complain and fall back to the
3353          * compile-time values if these limits are exceeded.
3354          */
3355         if (rcu_fanout_leaf < CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF ||
3356             rcu_fanout_leaf > sizeof(unsigned long) * 8 ||
3357             n > rcu_capacity[MAX_RCU_LVLS]) {
3358                 WARN_ON(1);
3359                 return;
3360         }
3361
3362         /* Calculate the number of rcu_nodes at each level of the tree. */
3363         for (i = 1; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3364                 if (n <= rcu_capacity[i]) {
3365                         for (j = 0; j <= i; j++)
3366                                 num_rcu_lvl[j] =
3367                                         DIV_ROUND_UP(n, rcu_capacity[i - j]);
3368                         rcu_num_lvls = i;
3369                         for (j = i + 1; j <= MAX_RCU_LVLS; j++)
3370                                 num_rcu_lvl[j] = 0;
3371                         break;
3372                 }
3373
3374         /* Calculate the total number of rcu_node structures. */
3375         rcu_num_nodes = 0;
3376         for (i = 0; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3377                 rcu_num_nodes += num_rcu_lvl[i];
3378         rcu_num_nodes -= n;
3379 }
3380
3381 void __init rcu_init(void)
3382 {
3383         int cpu;
3384
3385         rcu_bootup_announce();
3386         rcu_init_geometry();
3387         rcu_init_one(&rcu_bh_state, &rcu_bh_data);
3388         rcu_init_one(&rcu_sched_state, &rcu_sched_data);
3389         __rcu_init_preempt();
3390         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
3391
3392         /*
3393          * We don't need protection against CPU-hotplug here because
3394          * this is called early in boot, before either interrupts
3395          * or the scheduler are operational.
3396          */
3397         cpu_notifier(rcu_cpu_notify, 0);
3398         pm_notifier(rcu_pm_notify, 0);
3399         for_each_online_cpu(cpu)
3400                 rcu_cpu_notify(NULL, CPU_UP_PREPARE, (void *)(long)cpu);
3401 }
3402
3403 #include "tree_plugin.h"