rcu: Simplify creating of lockdep class for root rcu_node
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / rcutree.c
1 /*
2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
17  *
18  * Copyright IBM Corporation, 2008
19  *
20  * Authors: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
21  *          Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
22  *          Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com> Hierarchical version
23  *
24  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@us.ibm.com>
25  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
26  *
27  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
28  *      Documentation/RCU
29  */
30 #include <linux/types.h>
31 #include <linux/kernel.h>
32 #include <linux/init.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/rcupdate.h>
36 #include <linux/interrupt.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/nmi.h>
39 #include <asm/atomic.h>
40 #include <linux/bitops.h>
41 #include <linux/module.h>
42 #include <linux/completion.h>
43 #include <linux/moduleparam.h>
44 #include <linux/percpu.h>
45 #include <linux/notifier.h>
46 #include <linux/cpu.h>
47 #include <linux/mutex.h>
48 #include <linux/time.h>
49
50 #include "rcutree.h"
51
52 /* Data structures. */
53
54 static struct lock_class_key rcu_root_class;
55
56 #define RCU_STATE_INITIALIZER(name) { \
57         .level = { &name.node[0] }, \
58         .levelcnt = { \
59                 NUM_RCU_LVL_0,  /* root of hierarchy. */ \
60                 NUM_RCU_LVL_1, \
61                 NUM_RCU_LVL_2, \
62                 NUM_RCU_LVL_3, /* == MAX_RCU_LVLS */ \
63         }, \
64         .signaled = RCU_SIGNAL_INIT, \
65         .gpnum = -300, \
66         .completed = -300, \
67         .onofflock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.onofflock), \
68         .orphan_cbs_list = NULL, \
69         .orphan_cbs_tail = &name.orphan_cbs_list, \
70         .orphan_qlen = 0, \
71         .fqslock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&name.fqslock), \
72         .n_force_qs = 0, \
73         .n_force_qs_ngp = 0, \
74 }
75
76 struct rcu_state rcu_sched_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_sched_state);
77 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_sched_data);
78
79 struct rcu_state rcu_bh_state = RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh_state);
80 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data);
81
82
83 /*
84  * Return true if an RCU grace period is in progress.  The ACCESS_ONCE()s
85  * permit this function to be invoked without holding the root rcu_node
86  * structure's ->lock, but of course results can be subject to change.
87  */
88 static int rcu_gp_in_progress(struct rcu_state *rsp)
89 {
90         return ACCESS_ONCE(rsp->completed) != ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
91 }
92
93 /*
94  * Note a quiescent state.  Because we do not need to know
95  * how many quiescent states passed, just if there was at least
96  * one since the start of the grace period, this just sets a flag.
97  */
98 void rcu_sched_qs(int cpu)
99 {
100         struct rcu_data *rdp;
101
102         rdp = &per_cpu(rcu_sched_data, cpu);
103         rdp->passed_quiesc_completed = rdp->completed;
104         barrier();
105         rdp->passed_quiesc = 1;
106         rcu_preempt_note_context_switch(cpu);
107 }
108
109 void rcu_bh_qs(int cpu)
110 {
111         struct rcu_data *rdp;
112
113         rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
114         rdp->passed_quiesc_completed = rdp->completed;
115         barrier();
116         rdp->passed_quiesc = 1;
117 }
118
119 #ifdef CONFIG_NO_HZ
120 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
121         .dynticks_nesting = 1,
122         .dynticks = 1,
123 };
124 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
125
126 static int blimit = 10;         /* Maximum callbacks per softirq. */
127 static int qhimark = 10000;     /* If this many pending, ignore blimit. */
128 static int qlowmark = 100;      /* Once only this many pending, use blimit. */
129
130 module_param(blimit, int, 0);
131 module_param(qhimark, int, 0);
132 module_param(qlowmark, int, 0);
133
134 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed);
135 static int rcu_pending(int cpu);
136
137 /*
138  * Return the number of RCU-sched batches processed thus far for debug & stats.
139  */
140 long rcu_batches_completed_sched(void)
141 {
142         return rcu_sched_state.completed;
143 }
144 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_sched);
145
146 /*
147  * Return the number of RCU BH batches processed thus far for debug & stats.
148  */
149 long rcu_batches_completed_bh(void)
150 {
151         return rcu_bh_state.completed;
152 }
153 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
154
155 /*
156  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
157  */
158 static int
159 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
160 {
161         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
162 }
163
164 /*
165  * Does the current CPU require a yet-as-unscheduled grace period?
166  */
167 static int
168 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
169 {
170         return *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] && !rcu_gp_in_progress(rsp);
171 }
172
173 /*
174  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
175  */
176 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
177 {
178         return &rsp->node[0];
179 }
180
181 #ifdef CONFIG_SMP
182
183 /*
184  * If the specified CPU is offline, tell the caller that it is in
185  * a quiescent state.  Otherwise, whack it with a reschedule IPI.
186  * Grace periods can end up waiting on an offline CPU when that
187  * CPU is in the process of coming online -- it will be added to the
188  * rcu_node bitmasks before it actually makes it online.  The same thing
189  * can happen while a CPU is in the process of coming online.  Because this
190  * race is quite rare, we check for it after detecting that the grace
191  * period has been delayed rather than checking each and every CPU
192  * each and every time we start a new grace period.
193  */
194 static int rcu_implicit_offline_qs(struct rcu_data *rdp)
195 {
196         /*
197          * If the CPU is offline, it is in a quiescent state.  We can
198          * trust its state not to change because interrupts are disabled.
199          */
200         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
201                 rdp->offline_fqs++;
202                 return 1;
203         }
204
205         /* If preemptable RCU, no point in sending reschedule IPI. */
206         if (rdp->preemptable)
207                 return 0;
208
209         /* The CPU is online, so send it a reschedule IPI. */
210         if (rdp->cpu != smp_processor_id())
211                 smp_send_reschedule(rdp->cpu);
212         else
213                 set_need_resched();
214         rdp->resched_ipi++;
215         return 0;
216 }
217
218 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
219
220 #ifdef CONFIG_NO_HZ
221
222 /**
223  * rcu_enter_nohz - inform RCU that current CPU is entering nohz
224  *
225  * Enter nohz mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
226  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
227  * critical sections can occur in irq handlers in nohz mode, a possibility
228  * handled by rcu_irq_enter() and rcu_irq_exit()).
229  */
230 void rcu_enter_nohz(void)
231 {
232         unsigned long flags;
233         struct rcu_dynticks *rdtp;
234
235         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
236         local_irq_save(flags);
237         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
238         rdtp->dynticks++;
239         rdtp->dynticks_nesting--;
240         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks & 0x1);
241         local_irq_restore(flags);
242 }
243
244 /*
245  * rcu_exit_nohz - inform RCU that current CPU is leaving nohz
246  *
247  * Exit nohz mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
248  * read-side critical sections normally occur.
249  */
250 void rcu_exit_nohz(void)
251 {
252         unsigned long flags;
253         struct rcu_dynticks *rdtp;
254
255         local_irq_save(flags);
256         rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
257         rdtp->dynticks++;
258         rdtp->dynticks_nesting++;
259         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks & 0x1));
260         local_irq_restore(flags);
261         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
262 }
263
264 /**
265  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
266  *
267  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
268  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
269  * RCU grace-period handling know that the CPU is active.
270  */
271 void rcu_nmi_enter(void)
272 {
273         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
274
275         if (rdtp->dynticks & 0x1)
276                 return;
277         rdtp->dynticks_nmi++;
278         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks_nmi & 0x1));
279         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
280 }
281
282 /**
283  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
284  *
285  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
286  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
287  * RCU grace-period handling know that the CPU is no longer active.
288  */
289 void rcu_nmi_exit(void)
290 {
291         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
292
293         if (rdtp->dynticks & 0x1)
294                 return;
295         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
296         rdtp->dynticks_nmi++;
297         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nmi & 0x1);
298 }
299
300 /**
301  * rcu_irq_enter - inform RCU of entry to hard irq context
302  *
303  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, this updates the
304  * rdtp->dynticks to let the RCU handling know that the CPU is active.
305  */
306 void rcu_irq_enter(void)
307 {
308         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
309
310         if (rdtp->dynticks_nesting++)
311                 return;
312         rdtp->dynticks++;
313         WARN_ON_ONCE(!(rdtp->dynticks & 0x1));
314         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see later RCU read-side crit sects */
315 }
316
317 /**
318  * rcu_irq_exit - inform RCU of exit from hard irq context
319  *
320  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, update the rdp->dynticks
321  * to put let the RCU handling be aware that the CPU is going back to idle
322  * with no ticks.
323  */
324 void rcu_irq_exit(void)
325 {
326         struct rcu_dynticks *rdtp = &__get_cpu_var(rcu_dynticks);
327
328         if (--rdtp->dynticks_nesting)
329                 return;
330         smp_mb(); /* CPUs seeing ++ must see prior RCU read-side crit sects */
331         rdtp->dynticks++;
332         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks & 0x1);
333
334         /* If the interrupt queued a callback, get out of dyntick mode. */
335         if (__get_cpu_var(rcu_sched_data).nxtlist ||
336             __get_cpu_var(rcu_bh_data).nxtlist)
337                 set_need_resched();
338 }
339
340 /*
341  * Record the specified "completed" value, which is later used to validate
342  * dynticks counter manipulations.  Specify "rsp->completed - 1" to
343  * unconditionally invalidate any future dynticks manipulations (which is
344  * useful at the beginning of a grace period).
345  */
346 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
347 {
348         rsp->dynticks_completed = comp;
349 }
350
351 #ifdef CONFIG_SMP
352
353 /*
354  * Recall the previously recorded value of the completion for dynticks.
355  */
356 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
357 {
358         return rsp->dynticks_completed;
359 }
360
361 /*
362  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
363  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
364  * is in dynticks idle mode, which is an extended quiescent state.
365  */
366 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
367 {
368         int ret;
369         int snap;
370         int snap_nmi;
371
372         snap = rdp->dynticks->dynticks;
373         snap_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
374         smp_mb();       /* Order sampling of snap with end of grace period. */
375         rdp->dynticks_snap = snap;
376         rdp->dynticks_nmi_snap = snap_nmi;
377         ret = ((snap & 0x1) == 0) && ((snap_nmi & 0x1) == 0);
378         if (ret)
379                 rdp->dynticks_fqs++;
380         return ret;
381 }
382
383 /*
384  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
385  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
386  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
387  * for this same CPU.
388  */
389 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
390 {
391         long curr;
392         long curr_nmi;
393         long snap;
394         long snap_nmi;
395
396         curr = rdp->dynticks->dynticks;
397         snap = rdp->dynticks_snap;
398         curr_nmi = rdp->dynticks->dynticks_nmi;
399         snap_nmi = rdp->dynticks_nmi_snap;
400         smp_mb(); /* force ordering with cpu entering/leaving dynticks. */
401
402         /*
403          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
404          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
405          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
406          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
407          * read-side critical section that started before the beginning
408          * of the current RCU grace period.
409          */
410         if ((curr != snap || (curr & 0x1) == 0) &&
411             (curr_nmi != snap_nmi || (curr_nmi & 0x1) == 0)) {
412                 rdp->dynticks_fqs++;
413                 return 1;
414         }
415
416         /* Go check for the CPU being offline. */
417         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
418 }
419
420 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
421
422 #else /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
423
424 static void dyntick_record_completed(struct rcu_state *rsp, long comp)
425 {
426 }
427
428 #ifdef CONFIG_SMP
429
430 /*
431  * If there are no dynticks, then the only way that a CPU can passively
432  * be in a quiescent state is to be offline.  Unlike dynticks idle, which
433  * is a point in time during the prior (already finished) grace period,
434  * an offline CPU is always in a quiescent state, and thus can be
435  * unconditionally applied.  So just return the current value of completed.
436  */
437 static long dyntick_recall_completed(struct rcu_state *rsp)
438 {
439         return rsp->completed;
440 }
441
442 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
443 {
444         return 0;
445 }
446
447 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
448 {
449         return rcu_implicit_offline_qs(rdp);
450 }
451
452 #endif /* #ifdef CONFIG_SMP */
453
454 #endif /* #else #ifdef CONFIG_NO_HZ */
455
456 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
457
458 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
459 {
460         rsp->gp_start = jiffies;
461         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_CHECK;
462 }
463
464 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
465 {
466         int cpu;
467         long delta;
468         unsigned long flags;
469         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
470
471         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
472
473         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
474         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
475         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || !rcu_gp_in_progress(rsp)) {
476                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
477                 return;
478         }
479         rsp->jiffies_stall = jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
480
481         /*
482          * Now rat on any tasks that got kicked up to the root rcu_node
483          * due to CPU offlining.
484          */
485         rcu_print_task_stall(rnp);
486         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
487
488         /* OK, time to rat on our buddy... */
489
490         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU stalls:");
491         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
492                 rcu_print_task_stall(rnp);
493                 if (rnp->qsmask == 0)
494                         continue;
495                 for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
496                         if (rnp->qsmask & (1UL << cpu))
497                                 printk(" %d", rnp->grplo + cpu);
498         }
499         printk(" (detected by %d, t=%ld jiffies)\n",
500                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start));
501         trigger_all_cpu_backtrace();
502
503         force_quiescent_state(rsp, 0);  /* Kick them all. */
504 }
505
506 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
507 {
508         unsigned long flags;
509         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
510
511         printk(KERN_ERR "INFO: RCU detected CPU %d stall (t=%lu jiffies)\n",
512                         smp_processor_id(), jiffies - rsp->gp_start);
513         trigger_all_cpu_backtrace();
514
515         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
516         if ((long)(jiffies - rsp->jiffies_stall) >= 0)
517                 rsp->jiffies_stall =
518                         jiffies + RCU_SECONDS_TILL_STALL_RECHECK;
519         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
520
521         set_need_resched();  /* kick ourselves to get things going. */
522 }
523
524 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
525 {
526         long delta;
527         struct rcu_node *rnp;
528
529         delta = jiffies - rsp->jiffies_stall;
530         rnp = rdp->mynode;
531         if ((rnp->qsmask & rdp->grpmask) && delta >= 0) {
532
533                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
534                 print_cpu_stall(rsp);
535
536         } else if (rcu_gp_in_progress(rsp) && delta >= RCU_STALL_RAT_DELAY) {
537
538                 /* They had two time units to dump stack, so complain. */
539                 print_other_cpu_stall(rsp);
540         }
541 }
542
543 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
544
545 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
546 {
547 }
548
549 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
550 {
551 }
552
553 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
554
555 /*
556  * Update CPU-local rcu_data state to record the newly noticed grace period.
557  * This is used both when we started the grace period and when we notice
558  * that someone else started the grace period.
559  */
560 static void note_new_gpnum(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
561 {
562         rdp->qs_pending = 1;
563         rdp->passed_quiesc = 0;
564         rdp->gpnum = rsp->gpnum;
565 }
566
567 /*
568  * Did someone else start a new RCU grace period start since we last
569  * checked?  Update local state appropriately if so.  Must be called
570  * on the CPU corresponding to rdp.
571  */
572 static int
573 check_for_new_grace_period(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
574 {
575         unsigned long flags;
576         int ret = 0;
577
578         local_irq_save(flags);
579         if (rdp->gpnum != rsp->gpnum) {
580                 note_new_gpnum(rsp, rdp);
581                 ret = 1;
582         }
583         local_irq_restore(flags);
584         return ret;
585 }
586
587 /*
588  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
589  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
590  * the root node's ->lock, which is released before return.  Hard irqs must
591  * be disabled.
592  */
593 static void
594 rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
595         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
596 {
597         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
598         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
599
600         if (!cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
601                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
602                 return;
603         }
604
605         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
606         rsp->gpnum++;
607         WARN_ON_ONCE(rsp->signaled == RCU_GP_INIT);
608         rsp->signaled = RCU_GP_INIT; /* Hold off force_quiescent_state. */
609         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
610         record_gp_stall_check_time(rsp);
611         dyntick_record_completed(rsp, rsp->completed - 1);
612         note_new_gpnum(rsp, rdp);
613
614         /*
615          * Because this CPU just now started the new grace period, we know
616          * that all of its callbacks will be covered by this upcoming grace
617          * period, even the ones that were registered arbitrarily recently.
618          * Therefore, advance all outstanding callbacks to RCU_WAIT_TAIL.
619          *
620          * Other CPUs cannot be sure exactly when the grace period started.
621          * Therefore, their recently registered callbacks must pass through
622          * an additional RCU_NEXT_READY stage, so that they will be handled
623          * by the next RCU grace period.
624          */
625         rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
626         rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
627
628         /* Special-case the common single-level case. */
629         if (NUM_RCU_NODES == 1) {
630                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
631                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
632                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
633                 rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state OK. */
634                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
635                 return;
636         }
637
638         spin_unlock(&rnp->lock);  /* leave irqs disabled. */
639
640
641         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
642         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
643
644         /*
645          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
646          * structures for all currently online CPUs in breadth-first
647          * order, starting from the root rcu_node structure.  This
648          * operation relies on the layout of the hierarchy within the
649          * rsp->node[] array.  Note that other CPUs will access only
650          * the leaves of the hierarchy, which still indicate that no
651          * grace period is in progress, at least until the corresponding
652          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
653          * CPU-hotplug operations.
654          *
655          * Note that the grace period cannot complete until we finish
656          * the initialization process, as there will be at least one
657          * qsmask bit set in the root node until that time, namely the
658          * one corresponding to this CPU, due to the fact that we have
659          * irqs disabled.
660          */
661         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
662                 spin_lock(&rnp->lock);  /* irqs already disabled. */
663                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
664                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
665                 rnp->gpnum = rsp->gpnum;
666                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs already disabled. */
667         }
668
669         rsp->signaled = RCU_SIGNAL_INIT; /* force_quiescent_state now OK. */
670         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
671 }
672
673 /*
674  * Advance this CPU's callbacks, but only if the current grace period
675  * has ended.  This may be called only from the CPU to whom the rdp
676  * belongs.
677  */
678 static void
679 rcu_process_gp_end(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
680 {
681         long completed_snap;
682         unsigned long flags;
683
684         local_irq_save(flags);
685         completed_snap = ACCESS_ONCE(rsp->completed);  /* outside of lock. */
686
687         /* Did another grace period end? */
688         if (rdp->completed != completed_snap) {
689
690                 /* Advance callbacks.  No harm if list empty. */
691                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL];
692                 rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL];
693                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
694
695                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
696                 rdp->completed = completed_snap;
697         }
698         local_irq_restore(flags);
699 }
700
701 /*
702  * Clean up after the prior grace period and let rcu_start_gp() start up
703  * the next grace period if one is needed.  Note that the caller must
704  * hold rnp->lock, as required by rcu_start_gp(), which will release it.
705  */
706 static void cpu_quiet_msk_finish(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
707         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
708 {
709         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
710         rsp->completed = rsp->gpnum;
711         rcu_process_gp_end(rsp, rsp->rda[smp_processor_id()]);
712         rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases root node's rnp->lock. */
713 }
714
715 /*
716  * Similar to cpu_quiet(), for which it is a helper function.  Allows
717  * a group of CPUs to be quieted at one go, though all the CPUs in the
718  * group must be represented by the same leaf rcu_node structure.
719  * That structure's lock must be held upon entry, and it is released
720  * before return.
721  */
722 static void
723 cpu_quiet_msk(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
724               unsigned long flags)
725         __releases(rnp->lock)
726 {
727         struct rcu_node *rnp_c;
728
729         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
730         for (;;) {
731                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
732
733                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
734                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
735                         return;
736                 }
737                 rnp->qsmask &= ~mask;
738                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempted_readers(rnp)) {
739
740                         /* Other bits still set at this level, so done. */
741                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
742                         return;
743                 }
744                 mask = rnp->grpmask;
745                 if (rnp->parent == NULL) {
746
747                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
748
749                         break;
750                 }
751                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
752                 rnp_c = rnp;
753                 rnp = rnp->parent;
754                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
755                 WARN_ON_ONCE(rnp_c->qsmask);
756         }
757
758         /*
759          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
760          * state for this grace period.  Invoke cpu_quiet_msk_finish()
761          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
762          */
763         cpu_quiet_msk_finish(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
764 }
765
766 /*
767  * Record a quiescent state for the specified CPU, which must either be
768  * the current CPU.  The lastcomp argument is used to make sure we are
769  * still in the grace period of interest.  We don't want to end the current
770  * grace period based on quiescent states detected in an earlier grace
771  * period!
772  */
773 static void
774 cpu_quiet(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp, long lastcomp)
775 {
776         unsigned long flags;
777         unsigned long mask;
778         struct rcu_node *rnp;
779
780         rnp = rdp->mynode;
781         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
782         if (lastcomp != ACCESS_ONCE(rsp->completed)) {
783
784                 /*
785                  * Someone beat us to it for this grace period, so leave.
786                  * The race with GP start is resolved by the fact that we
787                  * hold the leaf rcu_node lock, so that the per-CPU bits
788                  * cannot yet be initialized -- so we would simply find our
789                  * CPU's bit already cleared in cpu_quiet_msk() if this race
790                  * occurred.
791                  */
792                 rdp->passed_quiesc = 0; /* try again later! */
793                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
794                 return;
795         }
796         mask = rdp->grpmask;
797         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
798                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
799         } else {
800                 rdp->qs_pending = 0;
801
802                 /*
803                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
804                  * callbacks can be processed during the next GP.
805                  */
806                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
807
808                 cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags); /* releases rnp->lock */
809         }
810 }
811
812 /*
813  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
814  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
815  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
816  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
817  */
818 static void
819 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
820 {
821         /* If there is now a new grace period, record and return. */
822         if (check_for_new_grace_period(rsp, rdp))
823                 return;
824
825         /*
826          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
827          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
828          */
829         if (!rdp->qs_pending)
830                 return;
831
832         /*
833          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
834          * period? If no, then exit and wait for the next call.
835          */
836         if (!rdp->passed_quiesc)
837                 return;
838
839         /* Tell RCU we are done (but cpu_quiet() will be the judge of that). */
840         cpu_quiet(rdp->cpu, rsp, rdp, rdp->passed_quiesc_completed);
841 }
842
843 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
844
845 /*
846  * Move a dying CPU's RCU callbacks to the ->orphan_cbs_list for the
847  * specified flavor of RCU.  The callbacks will be adopted by the next
848  * _rcu_barrier() invocation or by the CPU_DEAD notifier, whichever
849  * comes first.  Because this is invoked from the CPU_DYING notifier,
850  * irqs are already disabled.
851  */
852 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
853 {
854         int i;
855         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
856
857         if (rdp->nxtlist == NULL)
858                 return;  /* irqs disabled, so comparison is stable. */
859         spin_lock(&rsp->onofflock);  /* irqs already disabled. */
860         *rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxtlist;
861         rsp->orphan_cbs_tail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
862         rdp->nxtlist = NULL;
863         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
864                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
865         rsp->orphan_qlen += rdp->qlen;
866         rdp->qlen = 0;
867         spin_unlock(&rsp->onofflock);  /* irqs remain disabled. */
868 }
869
870 /*
871  * Adopt previously orphaned RCU callbacks.
872  */
873 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
874 {
875         unsigned long flags;
876         struct rcu_data *rdp;
877
878         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
879         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
880         if (rsp->orphan_cbs_list == NULL) {
881                 spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
882                 return;
883         }
884         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_list;
885         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_cbs_tail;
886         rdp->qlen += rsp->orphan_qlen;
887         rsp->orphan_cbs_list = NULL;
888         rsp->orphan_cbs_tail = &rsp->orphan_cbs_list;
889         rsp->orphan_qlen = 0;
890         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
891 }
892
893 /*
894  * Remove the outgoing CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy
895  * and move all callbacks from the outgoing CPU to the current one.
896  */
897 static void __rcu_offline_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
898 {
899         unsigned long flags;
900         long lastcomp;
901         unsigned long mask;
902         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
903         struct rcu_node *rnp;
904
905         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
906         spin_lock_irqsave(&rsp->onofflock, flags);
907
908         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
909         rnp = rdp->mynode;      /* this is the outgoing CPU's rnp. */
910         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
911         do {
912                 spin_lock(&rnp->lock);          /* irqs already disabled. */
913                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
914                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
915                         spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
916                         break;
917                 }
918                 rcu_preempt_offline_tasks(rsp, rnp, rdp);
919                 mask = rnp->grpmask;
920                 spin_unlock(&rnp->lock);        /* irqs remain disabled. */
921                 rnp = rnp->parent;
922         } while (rnp != NULL);
923         lastcomp = rsp->completed;
924
925         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
926
927         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
928 }
929
930 /*
931  * Remove the specified CPU from the RCU hierarchy and move any pending
932  * callbacks that it might have to the current CPU.  This code assumes
933  * that at least one CPU in the system will remain running at all times.
934  * Any attempt to offline -all- CPUs is likely to strand RCU callbacks.
935  */
936 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
937 {
938         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_sched_state);
939         __rcu_offline_cpu(cpu, &rcu_bh_state);
940         rcu_preempt_offline_cpu(cpu);
941 }
942
943 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
944
945 static void rcu_send_cbs_to_orphanage(struct rcu_state *rsp)
946 {
947 }
948
949 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp)
950 {
951 }
952
953 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
954 {
955 }
956
957 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
958
959 /*
960  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
961  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
962  */
963 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
964 {
965         unsigned long flags;
966         struct rcu_head *next, *list, **tail;
967         int count;
968
969         /* If no callbacks are ready, just return.*/
970         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
971                 return;
972
973         /*
974          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
975          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
976          */
977         local_irq_save(flags);
978         list = rdp->nxtlist;
979         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
980         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
981         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
982         for (count = RCU_NEXT_SIZE - 1; count >= 0; count--)
983                 if (rdp->nxttail[count] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
984                         rdp->nxttail[count] = &rdp->nxtlist;
985         local_irq_restore(flags);
986
987         /* Invoke callbacks. */
988         count = 0;
989         while (list) {
990                 next = list->next;
991                 prefetch(next);
992                 list->func(list);
993                 list = next;
994                 if (++count >= rdp->blimit)
995                         break;
996         }
997
998         local_irq_save(flags);
999
1000         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
1001         rdp->qlen -= count;
1002         if (list != NULL) {
1003                 *tail = rdp->nxtlist;
1004                 rdp->nxtlist = list;
1005                 for (count = 0; count < RCU_NEXT_SIZE; count++)
1006                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[count])
1007                                 rdp->nxttail[count] = tail;
1008                         else
1009                                 break;
1010         }
1011
1012         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
1013         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
1014                 rdp->blimit = blimit;
1015
1016         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
1017         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
1018                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1019                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1020         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
1021                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1022
1023         local_irq_restore(flags);
1024
1025         /* Re-raise the RCU softirq if there are callbacks remaining. */
1026         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
1027                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1028 }
1029
1030 /*
1031  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
1032  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
1033  * Also schedule the RCU softirq handler.
1034  *
1035  * This function must be called with hardirqs disabled.  It is normally
1036  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
1037  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
1038  */
1039 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
1040 {
1041         if (!rcu_pending(cpu))
1042                 return; /* if nothing for RCU to do. */
1043         if (user ||
1044             (idle_cpu(cpu) && rcu_scheduler_active &&
1045              !in_softirq() && hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
1046
1047                 /*
1048                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
1049                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
1050                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
1051                  * a quiescent state, so note it.
1052                  *
1053                  * No memory barrier is required here because both
1054                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
1055                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
1056                  * at least not while the corresponding CPU is online.
1057                  */
1058
1059                 rcu_sched_qs(cpu);
1060                 rcu_bh_qs(cpu);
1061
1062         } else if (!in_softirq()) {
1063
1064                 /*
1065                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
1066                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
1067                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
1068                  * critical section, so note it.
1069                  */
1070
1071                 rcu_bh_qs(cpu);
1072         }
1073         rcu_preempt_check_callbacks(cpu);
1074         raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
1075 }
1076
1077 #ifdef CONFIG_SMP
1078
1079 /*
1080  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
1081  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
1082  * Returns 1 if the current grace period ends while scanning (possibly
1083  * because we made it end).
1084  */
1085 static int rcu_process_dyntick(struct rcu_state *rsp, long lastcomp,
1086                                int (*f)(struct rcu_data *))
1087 {
1088         unsigned long bit;
1089         int cpu;
1090         unsigned long flags;
1091         unsigned long mask;
1092         struct rcu_node *rnp;
1093
1094         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1095                 mask = 0;
1096                 spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1097                 if (rsp->completed != lastcomp) {
1098                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1099                         return 1;
1100                 }
1101                 if (rnp->qsmask == 0) {
1102                         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1103                         continue;
1104                 }
1105                 cpu = rnp->grplo;
1106                 bit = 1;
1107                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
1108                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0 && f(rsp->rda[cpu]))
1109                                 mask |= bit;
1110                 }
1111                 if (mask != 0 && rsp->completed == lastcomp) {
1112
1113                         /* cpu_quiet_msk() releases rnp->lock. */
1114                         cpu_quiet_msk(mask, rsp, rnp, flags);
1115                         continue;
1116                 }
1117                 spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1118         }
1119         return 0;
1120 }
1121
1122 /*
1123  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
1124  * CPUs are in dyntick-idle mode.
1125  */
1126 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1127 {
1128         unsigned long flags;
1129         long lastcomp;
1130         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1131         u8 signaled;
1132
1133         if (!rcu_gp_in_progress(rsp))
1134                 return;  /* No grace period in progress, nothing to force. */
1135         if (!spin_trylock_irqsave(&rsp->fqslock, flags)) {
1136                 rsp->n_force_qs_lh++; /* Inexact, can lose counts.  Tough! */
1137                 return; /* Someone else is already on the job. */
1138         }
1139         if (relaxed &&
1140             (long)(rsp->jiffies_force_qs - jiffies) >= 0)
1141                 goto unlock_ret; /* no emergency and done recently. */
1142         rsp->n_force_qs++;
1143         spin_lock(&rnp->lock);
1144         lastcomp = rsp->completed;
1145         signaled = rsp->signaled;
1146         rsp->jiffies_force_qs = jiffies + RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS;
1147         if (lastcomp == rsp->gpnum) {
1148                 rsp->n_force_qs_ngp++;
1149                 spin_unlock(&rnp->lock);
1150                 goto unlock_ret;  /* no GP in progress, time updated. */
1151         }
1152         spin_unlock(&rnp->lock);
1153         switch (signaled) {
1154         case RCU_GP_INIT:
1155
1156                 break; /* grace period still initializing, ignore. */
1157
1158         case RCU_SAVE_DYNTICK:
1159
1160                 if (RCU_SIGNAL_INIT != RCU_SAVE_DYNTICK)
1161                         break; /* So gcc recognizes the dead code. */
1162
1163                 /* Record dyntick-idle state. */
1164                 if (rcu_process_dyntick(rsp, lastcomp,
1165                                         dyntick_save_progress_counter))
1166                         goto unlock_ret;
1167
1168                 /* Update state, record completion counter. */
1169                 spin_lock(&rnp->lock);
1170                 if (lastcomp == rsp->completed) {
1171                         rsp->signaled = RCU_FORCE_QS;
1172                         dyntick_record_completed(rsp, lastcomp);
1173                 }
1174                 spin_unlock(&rnp->lock);
1175                 break;
1176
1177         case RCU_FORCE_QS:
1178
1179                 /* Check dyntick-idle state, send IPI to laggarts. */
1180                 if (rcu_process_dyntick(rsp, dyntick_recall_completed(rsp),
1181                                         rcu_implicit_dynticks_qs))
1182                         goto unlock_ret;
1183
1184                 /* Leave state in case more forcing is required. */
1185
1186                 break;
1187         }
1188 unlock_ret:
1189         spin_unlock_irqrestore(&rsp->fqslock, flags);
1190 }
1191
1192 #else /* #ifdef CONFIG_SMP */
1193
1194 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, int relaxed)
1195 {
1196         set_need_resched();
1197 }
1198
1199 #endif /* #else #ifdef CONFIG_SMP */
1200
1201 /*
1202  * This does the RCU processing work from softirq context for the
1203  * specified rcu_state and rcu_data structures.  This may be called
1204  * only from the CPU to whom the rdp belongs.
1205  */
1206 static void
1207 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1208 {
1209         unsigned long flags;
1210
1211         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
1212
1213         /*
1214          * If an RCU GP has gone long enough, go check for dyntick
1215          * idle CPUs and, if needed, send resched IPIs.
1216          */
1217         if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1218                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1219
1220         /*
1221          * Advance callbacks in response to end of earlier grace
1222          * period that some other CPU ended.
1223          */
1224         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1225
1226         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
1227         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
1228
1229         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
1230         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1231                 spin_lock_irqsave(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1232                 rcu_start_gp(rsp, flags);  /* releases above lock */
1233         }
1234
1235         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
1236         rcu_do_batch(rsp, rdp);
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Do softirq processing for the current CPU.
1241  */
1242 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
1243 {
1244         /*
1245          * Memory references from any prior RCU read-side critical sections
1246          * executed by the interrupted code must be seen before any RCU
1247          * grace-period manipulations below.
1248          */
1249         smp_mb(); /* See above block comment. */
1250
1251         __rcu_process_callbacks(&rcu_sched_state,
1252                                 &__get_cpu_var(rcu_sched_data));
1253         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_state, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
1254         rcu_preempt_process_callbacks();
1255
1256         /*
1257          * Memory references from any later RCU read-side critical sections
1258          * executed by the interrupted code must be seen after any RCU
1259          * grace-period manipulations above.
1260          */
1261         smp_mb(); /* See above block comment. */
1262 }
1263
1264 static void
1265 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
1266            struct rcu_state *rsp)
1267 {
1268         unsigned long flags;
1269         struct rcu_data *rdp;
1270
1271         head->func = func;
1272         head->next = NULL;
1273
1274         smp_mb(); /* Ensure RCU update seen before callback registry. */
1275
1276         /*
1277          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
1278          * Note that we might see a beginning right after we see an
1279          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
1280          * a quiescent state betweentimes.
1281          */
1282         local_irq_save(flags);
1283         rdp = rsp->rda[smp_processor_id()];
1284         rcu_process_gp_end(rsp, rdp);
1285         check_for_new_grace_period(rsp, rdp);
1286
1287         /* Add the callback to our list. */
1288         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
1289         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
1290
1291         /* Start a new grace period if one not already started. */
1292         if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1293                 unsigned long nestflag;
1294                 struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
1295
1296                 spin_lock_irqsave(&rnp_root->lock, nestflag);
1297                 rcu_start_gp(rsp, nestflag);  /* releases rnp_root->lock. */
1298         }
1299
1300         /*
1301          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
1302          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
1303          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
1304          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
1305          * is the only one waiting for a grace period to complete.
1306          */
1307         if (unlikely(++rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
1308                 rdp->blimit = LONG_MAX;
1309                 if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
1310                     *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
1311                         force_quiescent_state(rsp, 0);
1312                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1313                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
1314         } else if ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)
1315                 force_quiescent_state(rsp, 1);
1316         local_irq_restore(flags);
1317 }
1318
1319 /*
1320  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
1321  */
1322 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1323 {
1324         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state);
1325 }
1326 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
1327
1328 /*
1329  * Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
1330  */
1331 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
1332 {
1333         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state);
1334 }
1335 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
1336
1337 /*
1338  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1339  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
1340  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
1341  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
1342  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
1343  */
1344 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1345 {
1346         rdp->n_rcu_pending++;
1347
1348         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
1349         check_cpu_stall(rsp, rdp);
1350
1351         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
1352         if (rdp->qs_pending) {
1353                 rdp->n_rp_qs_pending++;
1354                 return 1;
1355         }
1356
1357         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
1358         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
1359                 rdp->n_rp_cb_ready++;
1360                 return 1;
1361         }
1362
1363         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
1364         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1365                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
1366                 return 1;
1367         }
1368
1369         /* Has another RCU grace period completed?  */
1370         if (ACCESS_ONCE(rsp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
1371                 rdp->n_rp_gp_completed++;
1372                 return 1;
1373         }
1374
1375         /* Has a new RCU grace period started? */
1376         if (ACCESS_ONCE(rsp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
1377                 rdp->n_rp_gp_started++;
1378                 return 1;
1379         }
1380
1381         /* Has an RCU GP gone long enough to send resched IPIs &c? */
1382         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1383             ((long)(ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_force_qs) - jiffies) < 0)) {
1384                 rdp->n_rp_need_fqs++;
1385                 return 1;
1386         }
1387
1388         /* nothing to do */
1389         rdp->n_rp_need_nothing++;
1390         return 0;
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
1395  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
1396  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
1397  */
1398 static int rcu_pending(int cpu)
1399 {
1400         return __rcu_pending(&rcu_sched_state, &per_cpu(rcu_sched_data, cpu)) ||
1401                __rcu_pending(&rcu_bh_state, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu)) ||
1402                rcu_preempt_pending(cpu);
1403 }
1404
1405 /*
1406  * Check to see if any future RCU-related work will need to be done
1407  * by the current CPU, even if none need be done immediately, returning
1408  * 1 if so.  This function is part of the RCU implementation; it is -not-
1409  * an exported member of the RCU API.
1410  */
1411 int rcu_needs_cpu(int cpu)
1412 {
1413         /* RCU callbacks either ready or pending? */
1414         return per_cpu(rcu_sched_data, cpu).nxtlist ||
1415                per_cpu(rcu_bh_data, cpu).nxtlist ||
1416                rcu_preempt_needs_cpu(cpu);
1417 }
1418
1419 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_head, rcu_barrier_head) = {NULL};
1420 static atomic_t rcu_barrier_cpu_count;
1421 static DEFINE_MUTEX(rcu_barrier_mutex);
1422 static struct completion rcu_barrier_completion;
1423
1424 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *notused)
1425 {
1426         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1427                 complete(&rcu_barrier_completion);
1428 }
1429
1430 /*
1431  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
1432  */
1433 static void rcu_barrier_func(void *type)
1434 {
1435         int cpu = smp_processor_id();
1436         struct rcu_head *head = &per_cpu(rcu_barrier_head, cpu);
1437         void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1438                               void (*func)(struct rcu_head *head));
1439
1440         atomic_inc(&rcu_barrier_cpu_count);
1441         call_rcu_func = type;
1442         call_rcu_func(head, rcu_barrier_callback);
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
1447  * RCU callbacks of the specified type to complete.
1448  */
1449 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp,
1450                          void (*call_rcu_func)(struct rcu_head *head,
1451                                                void (*func)(struct rcu_head *head)))
1452 {
1453         BUG_ON(in_interrupt());
1454         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
1455         mutex_lock(&rcu_barrier_mutex);
1456         init_completion(&rcu_barrier_completion);
1457         /*
1458          * Initialize rcu_barrier_cpu_count to 1, then invoke
1459          * rcu_barrier_func() on each CPU, so that each CPU also has
1460          * incremented rcu_barrier_cpu_count.  Only then is it safe to
1461          * decrement rcu_barrier_cpu_count -- otherwise the first CPU
1462          * might complete its grace period before all of the other CPUs
1463          * did their increment, causing this function to return too
1464          * early.
1465          */
1466         atomic_set(&rcu_barrier_cpu_count, 1);
1467         preempt_disable(); /* stop CPU_DYING from filling orphan_cbs_list */
1468         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp);
1469         on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)call_rcu_func, 1);
1470         preempt_enable(); /* CPU_DYING can again fill orphan_cbs_list */
1471         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
1472                 complete(&rcu_barrier_completion);
1473         wait_for_completion(&rcu_barrier_completion);
1474         mutex_unlock(&rcu_barrier_mutex);
1475 }
1476
1477 /**
1478  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
1479  */
1480 void rcu_barrier_bh(void)
1481 {
1482         _rcu_barrier(&rcu_bh_state, call_rcu_bh);
1483 }
1484 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
1485
1486 /**
1487  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
1488  */
1489 void rcu_barrier_sched(void)
1490 {
1491         _rcu_barrier(&rcu_sched_state, call_rcu_sched);
1492 }
1493 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
1494
1495 /*
1496  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
1497  */
1498 static void __init
1499 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
1500 {
1501         unsigned long flags;
1502         int i;
1503         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1504         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1505
1506         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1507         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1508         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
1509         rdp->nxtlist = NULL;
1510         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1511                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1512         rdp->qlen = 0;
1513 #ifdef CONFIG_NO_HZ
1514         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
1515 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ */
1516         rdp->cpu = cpu;
1517         spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1518 }
1519
1520 /*
1521  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
1522  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
1523  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
1524  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
1525  */
1526 static void __cpuinit
1527 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp, int preemptable)
1528 {
1529         unsigned long flags;
1530         long lastcomp;
1531         unsigned long mask;
1532         struct rcu_data *rdp = rsp->rda[cpu];
1533         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1534
1535         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
1536         spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1537         lastcomp = rsp->completed;
1538         rdp->completed = lastcomp;
1539         rdp->gpnum = lastcomp;
1540         rdp->passed_quiesc = 0;  /* We could be racing with new GP, */
1541         rdp->qs_pending = 1;     /*  so set up to respond to current GP. */
1542         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
1543         rdp->preemptable = preemptable;
1544         rdp->passed_quiesc_completed = lastcomp - 1;
1545         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
1546         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
1547         rdp->blimit = blimit;
1548         spin_unlock(&rnp->lock);                /* irqs remain disabled. */
1549
1550         /*
1551          * A new grace period might start here.  If so, we won't be part
1552          * of it, but that is OK, as we are currently in a quiescent state.
1553          */
1554
1555         /* Exclude any attempts to start a new GP on large systems. */
1556         spin_lock(&rsp->onofflock);             /* irqs already disabled. */
1557
1558         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
1559         rnp = rdp->mynode;
1560         mask = rdp->grpmask;
1561         do {
1562                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
1563                 spin_lock(&rnp->lock);  /* irqs already disabled. */
1564                 rnp->qsmaskinit |= mask;
1565                 mask = rnp->grpmask;
1566                 spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
1567                 rnp = rnp->parent;
1568         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
1569
1570         spin_unlock_irqrestore(&rsp->onofflock, flags);
1571 }
1572
1573 static void __cpuinit rcu_online_cpu(int cpu)
1574 {
1575         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_sched_state, 0);
1576         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_state, 0);
1577         rcu_preempt_init_percpu_data(cpu);
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Handle CPU online/offline notification events.
1582  */
1583 int __cpuinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1584                              unsigned long action, void *hcpu)
1585 {
1586         long cpu = (long)hcpu;
1587
1588         switch (action) {
1589         case CPU_UP_PREPARE:
1590         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
1591                 rcu_online_cpu(cpu);
1592                 break;
1593         case CPU_DYING:
1594         case CPU_DYING_FROZEN:
1595                 /*
1596                  * preempt_disable() in _rcu_barrier() prevents stop_machine(),
1597                  * so when "on_each_cpu(rcu_barrier_func, (void *)type, 1);"
1598                  * returns, all online cpus have queued rcu_barrier_func().
1599                  * The dying CPU clears its cpu_online_mask bit and
1600                  * moves all of its RCU callbacks to ->orphan_cbs_list
1601                  * in the context of stop_machine(), so subsequent calls
1602                  * to _rcu_barrier() will adopt these callbacks and only
1603                  * then queue rcu_barrier_func() on all remaining CPUs.
1604                  */
1605                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_bh_state);
1606                 rcu_send_cbs_to_orphanage(&rcu_sched_state);
1607                 rcu_preempt_send_cbs_to_orphanage();
1608                 break;
1609         case CPU_DEAD:
1610         case CPU_DEAD_FROZEN:
1611         case CPU_UP_CANCELED:
1612         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
1613                 rcu_offline_cpu(cpu);
1614                 break;
1615         default:
1616                 break;
1617         }
1618         return NOTIFY_OK;
1619 }
1620
1621 /*
1622  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
1623  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
1624  */
1625 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
1626 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1627 {
1628         int i;
1629
1630         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--)
1631                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
1632 }
1633 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1634 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
1635 {
1636         int ccur;
1637         int cprv;
1638         int i;
1639
1640         cprv = NR_CPUS;
1641         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1642                 ccur = rsp->levelcnt[i];
1643                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
1644                 cprv = ccur;
1645         }
1646 }
1647 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
1648
1649 /*
1650  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
1651  */
1652 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp)
1653 {
1654         int cpustride = 1;
1655         int i;
1656         int j;
1657         struct rcu_node *rnp;
1658
1659         /* Initialize the level-tracking arrays. */
1660
1661         for (i = 1; i < NUM_RCU_LVLS; i++)
1662                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
1663         rcu_init_levelspread(rsp);
1664
1665         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
1666
1667         for (i = NUM_RCU_LVLS - 1; i >= 0; i--) {
1668                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
1669                 rnp = rsp->level[i];
1670                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
1671                         spin_lock_init(&rnp->lock);
1672                         rnp->gpnum = 0;
1673                         rnp->qsmask = 0;
1674                         rnp->qsmaskinit = 0;
1675                         rnp->grplo = j * cpustride;
1676                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
1677                         if (rnp->grphi >= NR_CPUS)
1678                                 rnp->grphi = NR_CPUS - 1;
1679                         if (i == 0) {
1680                                 rnp->grpnum = 0;
1681                                 rnp->grpmask = 0;
1682                                 rnp->parent = NULL;
1683                         } else {
1684                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
1685                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
1686                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
1687                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
1688                         }
1689                         rnp->level = i;
1690                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[0]);
1691                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blocked_tasks[1]);
1692                 }
1693         }
1694         lockdep_set_class(&rcu_get_root(rsp)->lock, &rcu_root_class);
1695 }
1696
1697 /*
1698  * Helper macro for __rcu_init() and __rcu_init_preempt().  To be used
1699  * nowhere else!  Assigns leaf node pointers into each CPU's rcu_data
1700  * structure.
1701  */
1702 #define RCU_INIT_FLAVOR(rsp, rcu_data) \
1703 do { \
1704         int i; \
1705         int j; \
1706         struct rcu_node *rnp; \
1707         \
1708         rcu_init_one(rsp); \
1709         rnp = (rsp)->level[NUM_RCU_LVLS - 1]; \
1710         j = 0; \
1711         for_each_possible_cpu(i) { \
1712                 if (i > rnp[j].grphi) \
1713                         j++; \
1714                 per_cpu(rcu_data, i).mynode = &rnp[j]; \
1715                 (rsp)->rda[i] = &per_cpu(rcu_data, i); \
1716                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp); \
1717         } \
1718 } while (0)
1719
1720 void __init __rcu_init(void)
1721 {
1722         rcu_bootup_announce();
1723 #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR
1724         printk(KERN_INFO "RCU-based detection of stalled CPUs is enabled.\n");
1725 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_CPU_STALL_DETECTOR */
1726         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_sched_state, rcu_sched_data);
1727         RCU_INIT_FLAVOR(&rcu_bh_state, rcu_bh_data);
1728         __rcu_init_preempt();
1729         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
1730 }
1731
1732 #include "rcutree_plugin.h"