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