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