io_uring: split out cmd api into a separate header
[linux-block.git] / include / linux / rcupdate.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ */
2 /*
3  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion
4  *
5  * Copyright IBM Corporation, 2001
6  *
7  * Author: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
8  *
9  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@vnet.ibm.com>
10  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
11  * Papers:
12  * http://www.rdrop.com/users/paulmck/paper/rclockpdcsproof.pdf
13  * http://lse.sourceforge.net/locking/rclock_OLS.2001.05.01c.sc.pdf (OLS2001)
14  *
15  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
16  *              http://lse.sourceforge.net/locking/rcupdate.html
17  *
18  */
19
20 #ifndef __LINUX_RCUPDATE_H
21 #define __LINUX_RCUPDATE_H
22
23 #include <linux/types.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/atomic.h>
26 #include <linux/irqflags.h>
27 #include <linux/preempt.h>
28 #include <linux/bottom_half.h>
29 #include <linux/lockdep.h>
30 #include <linux/cleanup.h>
31 #include <asm/processor.h>
32 #include <linux/cpumask.h>
33 #include <linux/context_tracking_irq.h>
34
35 #define ULONG_CMP_GE(a, b)      (ULONG_MAX / 2 >= (a) - (b))
36 #define ULONG_CMP_LT(a, b)      (ULONG_MAX / 2 < (a) - (b))
37 #define ulong2long(a)           (*(long *)(&(a)))
38 #define USHORT_CMP_GE(a, b)     (USHRT_MAX / 2 >= (unsigned short)((a) - (b)))
39 #define USHORT_CMP_LT(a, b)     (USHRT_MAX / 2 < (unsigned short)((a) - (b)))
40
41 /* Exported common interfaces */
42 void call_rcu(struct rcu_head *head, rcu_callback_t func);
43 void rcu_barrier_tasks(void);
44 void rcu_barrier_tasks_rude(void);
45 void synchronize_rcu(void);
46
47 struct rcu_gp_oldstate;
48 unsigned long get_completed_synchronize_rcu(void);
49 void get_completed_synchronize_rcu_full(struct rcu_gp_oldstate *rgosp);
50
51 // Maximum number of unsigned long values corresponding to
52 // not-yet-completed RCU grace periods.
53 #define NUM_ACTIVE_RCU_POLL_OLDSTATE 2
54
55 /**
56  * same_state_synchronize_rcu - Are two old-state values identical?
57  * @oldstate1: First old-state value.
58  * @oldstate2: Second old-state value.
59  *
60  * The two old-state values must have been obtained from either
61  * get_state_synchronize_rcu(), start_poll_synchronize_rcu(), or
62  * get_completed_synchronize_rcu().  Returns @true if the two values are
63  * identical and @false otherwise.  This allows structures whose lifetimes
64  * are tracked by old-state values to push these values to a list header,
65  * allowing those structures to be slightly smaller.
66  */
67 static inline bool same_state_synchronize_rcu(unsigned long oldstate1, unsigned long oldstate2)
68 {
69         return oldstate1 == oldstate2;
70 }
71
72 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU
73
74 void __rcu_read_lock(void);
75 void __rcu_read_unlock(void);
76
77 /*
78  * Defined as a macro as it is a very low level header included from
79  * areas that don't even know about current.  This gives the rcu_read_lock()
80  * nesting depth, but makes sense only if CONFIG_PREEMPT_RCU -- in other
81  * types of kernel builds, the rcu_read_lock() nesting depth is unknowable.
82  */
83 #define rcu_preempt_depth() READ_ONCE(current->rcu_read_lock_nesting)
84
85 #else /* #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU */
86
87 #ifdef CONFIG_TINY_RCU
88 #define rcu_read_unlock_strict() do { } while (0)
89 #else
90 void rcu_read_unlock_strict(void);
91 #endif
92
93 static inline void __rcu_read_lock(void)
94 {
95         preempt_disable();
96 }
97
98 static inline void __rcu_read_unlock(void)
99 {
100         preempt_enable();
101         if (IS_ENABLED(CONFIG_RCU_STRICT_GRACE_PERIOD))
102                 rcu_read_unlock_strict();
103 }
104
105 static inline int rcu_preempt_depth(void)
106 {
107         return 0;
108 }
109
110 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU */
111
112 #ifdef CONFIG_RCU_LAZY
113 void call_rcu_hurry(struct rcu_head *head, rcu_callback_t func);
114 #else
115 static inline void call_rcu_hurry(struct rcu_head *head, rcu_callback_t func)
116 {
117         call_rcu(head, func);
118 }
119 #endif
120
121 /* Internal to kernel */
122 void rcu_init(void);
123 extern int rcu_scheduler_active;
124 void rcu_sched_clock_irq(int user);
125
126 #ifdef CONFIG_TASKS_RCU_GENERIC
127 void rcu_init_tasks_generic(void);
128 #else
129 static inline void rcu_init_tasks_generic(void) { }
130 #endif
131
132 #ifdef CONFIG_RCU_STALL_COMMON
133 void rcu_sysrq_start(void);
134 void rcu_sysrq_end(void);
135 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_STALL_COMMON */
136 static inline void rcu_sysrq_start(void) { }
137 static inline void rcu_sysrq_end(void) { }
138 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_STALL_COMMON */
139
140 #if defined(CONFIG_NO_HZ_FULL) && (!defined(CONFIG_GENERIC_ENTRY) || !defined(CONFIG_KVM_XFER_TO_GUEST_WORK))
141 void rcu_irq_work_resched(void);
142 #else
143 static inline void rcu_irq_work_resched(void) { }
144 #endif
145
146 #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU
147 void rcu_init_nohz(void);
148 int rcu_nocb_cpu_offload(int cpu);
149 int rcu_nocb_cpu_deoffload(int cpu);
150 void rcu_nocb_flush_deferred_wakeup(void);
151 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU */
152 static inline void rcu_init_nohz(void) { }
153 static inline int rcu_nocb_cpu_offload(int cpu) { return -EINVAL; }
154 static inline int rcu_nocb_cpu_deoffload(int cpu) { return 0; }
155 static inline void rcu_nocb_flush_deferred_wakeup(void) { }
156 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU */
157
158 /*
159  * Note a quasi-voluntary context switch for RCU-tasks's benefit.
160  * This is a macro rather than an inline function to avoid #include hell.
161  */
162 #ifdef CONFIG_TASKS_RCU_GENERIC
163
164 # ifdef CONFIG_TASKS_RCU
165 # define rcu_tasks_classic_qs(t, preempt)                               \
166         do {                                                            \
167                 if (!(preempt) && READ_ONCE((t)->rcu_tasks_holdout))    \
168                         WRITE_ONCE((t)->rcu_tasks_holdout, false);      \
169         } while (0)
170 void call_rcu_tasks(struct rcu_head *head, rcu_callback_t func);
171 void synchronize_rcu_tasks(void);
172 # else
173 # define rcu_tasks_classic_qs(t, preempt) do { } while (0)
174 # define call_rcu_tasks call_rcu
175 # define synchronize_rcu_tasks synchronize_rcu
176 # endif
177
178 # ifdef CONFIG_TASKS_TRACE_RCU
179 // Bits for ->trc_reader_special.b.need_qs field.
180 #define TRC_NEED_QS             0x1  // Task needs a quiescent state.
181 #define TRC_NEED_QS_CHECKED     0x2  // Task has been checked for needing quiescent state.
182
183 u8 rcu_trc_cmpxchg_need_qs(struct task_struct *t, u8 old, u8 new);
184 void rcu_tasks_trace_qs_blkd(struct task_struct *t);
185
186 # define rcu_tasks_trace_qs(t)                                                  \
187         do {                                                                    \
188                 int ___rttq_nesting = READ_ONCE((t)->trc_reader_nesting);       \
189                                                                                 \
190                 if (likely(!READ_ONCE((t)->trc_reader_special.b.need_qs)) &&    \
191                     likely(!___rttq_nesting)) {                                 \
192                         rcu_trc_cmpxchg_need_qs((t), 0, TRC_NEED_QS_CHECKED);   \
193                 } else if (___rttq_nesting && ___rttq_nesting != INT_MIN &&     \
194                            !READ_ONCE((t)->trc_reader_special.b.blocked)) {     \
195                         rcu_tasks_trace_qs_blkd(t);                             \
196                 }                                                               \
197         } while (0)
198 # else
199 # define rcu_tasks_trace_qs(t) do { } while (0)
200 # endif
201
202 #define rcu_tasks_qs(t, preempt)                                        \
203 do {                                                                    \
204         rcu_tasks_classic_qs((t), (preempt));                           \
205         rcu_tasks_trace_qs(t);                                          \
206 } while (0)
207
208 # ifdef CONFIG_TASKS_RUDE_RCU
209 void call_rcu_tasks_rude(struct rcu_head *head, rcu_callback_t func);
210 void synchronize_rcu_tasks_rude(void);
211 # endif
212
213 #define rcu_note_voluntary_context_switch(t) rcu_tasks_qs(t, false)
214 void exit_tasks_rcu_start(void);
215 void exit_tasks_rcu_stop(void);
216 void exit_tasks_rcu_finish(void);
217 #else /* #ifdef CONFIG_TASKS_RCU_GENERIC */
218 #define rcu_tasks_classic_qs(t, preempt) do { } while (0)
219 #define rcu_tasks_qs(t, preempt) do { } while (0)
220 #define rcu_note_voluntary_context_switch(t) do { } while (0)
221 #define call_rcu_tasks call_rcu
222 #define synchronize_rcu_tasks synchronize_rcu
223 static inline void exit_tasks_rcu_start(void) { }
224 static inline void exit_tasks_rcu_stop(void) { }
225 static inline void exit_tasks_rcu_finish(void) { }
226 #endif /* #else #ifdef CONFIG_TASKS_RCU_GENERIC */
227
228 /**
229  * rcu_trace_implies_rcu_gp - does an RCU Tasks Trace grace period imply an RCU grace period?
230  *
231  * As an accident of implementation, an RCU Tasks Trace grace period also
232  * acts as an RCU grace period.  However, this could change at any time.
233  * Code relying on this accident must call this function to verify that
234  * this accident is still happening.
235  *
236  * You have been warned!
237  */
238 static inline bool rcu_trace_implies_rcu_gp(void) { return true; }
239
240 /**
241  * cond_resched_tasks_rcu_qs - Report potential quiescent states to RCU
242  *
243  * This macro resembles cond_resched(), except that it is defined to
244  * report potential quiescent states to RCU-tasks even if the cond_resched()
245  * machinery were to be shut off, as some advocate for PREEMPTION kernels.
246  */
247 #define cond_resched_tasks_rcu_qs() \
248 do { \
249         rcu_tasks_qs(current, false); \
250         cond_resched(); \
251 } while (0)
252
253 /*
254  * Infrastructure to implement the synchronize_() primitives in
255  * TREE_RCU and rcu_barrier_() primitives in TINY_RCU.
256  */
257
258 #if defined(CONFIG_TREE_RCU)
259 #include <linux/rcutree.h>
260 #elif defined(CONFIG_TINY_RCU)
261 #include <linux/rcutiny.h>
262 #else
263 #error "Unknown RCU implementation specified to kernel configuration"
264 #endif
265
266 /*
267  * The init_rcu_head_on_stack() and destroy_rcu_head_on_stack() calls
268  * are needed for dynamic initialization and destruction of rcu_head
269  * on the stack, and init_rcu_head()/destroy_rcu_head() are needed for
270  * dynamic initialization and destruction of statically allocated rcu_head
271  * structures.  However, rcu_head structures allocated dynamically in the
272  * heap don't need any initialization.
273  */
274 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_RCU_HEAD
275 void init_rcu_head(struct rcu_head *head);
276 void destroy_rcu_head(struct rcu_head *head);
277 void init_rcu_head_on_stack(struct rcu_head *head);
278 void destroy_rcu_head_on_stack(struct rcu_head *head);
279 #else /* !CONFIG_DEBUG_OBJECTS_RCU_HEAD */
280 static inline void init_rcu_head(struct rcu_head *head) { }
281 static inline void destroy_rcu_head(struct rcu_head *head) { }
282 static inline void init_rcu_head_on_stack(struct rcu_head *head) { }
283 static inline void destroy_rcu_head_on_stack(struct rcu_head *head) { }
284 #endif  /* #else !CONFIG_DEBUG_OBJECTS_RCU_HEAD */
285
286 #if defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU) && defined(CONFIG_PROVE_RCU)
287 bool rcu_lockdep_current_cpu_online(void);
288 #else /* #if defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU) && defined(CONFIG_PROVE_RCU) */
289 static inline bool rcu_lockdep_current_cpu_online(void) { return true; }
290 #endif /* #else #if defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU) && defined(CONFIG_PROVE_RCU) */
291
292 extern struct lockdep_map rcu_lock_map;
293 extern struct lockdep_map rcu_bh_lock_map;
294 extern struct lockdep_map rcu_sched_lock_map;
295 extern struct lockdep_map rcu_callback_map;
296
297 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
298
299 static inline void rcu_lock_acquire(struct lockdep_map *map)
300 {
301         lock_acquire(map, 0, 0, 2, 0, NULL, _THIS_IP_);
302 }
303
304 static inline void rcu_lock_release(struct lockdep_map *map)
305 {
306         lock_release(map, _THIS_IP_);
307 }
308
309 int debug_lockdep_rcu_enabled(void);
310 int rcu_read_lock_held(void);
311 int rcu_read_lock_bh_held(void);
312 int rcu_read_lock_sched_held(void);
313 int rcu_read_lock_any_held(void);
314
315 #else /* #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
316
317 # define rcu_lock_acquire(a)            do { } while (0)
318 # define rcu_lock_release(a)            do { } while (0)
319
320 static inline int rcu_read_lock_held(void)
321 {
322         return 1;
323 }
324
325 static inline int rcu_read_lock_bh_held(void)
326 {
327         return 1;
328 }
329
330 static inline int rcu_read_lock_sched_held(void)
331 {
332         return !preemptible();
333 }
334
335 static inline int rcu_read_lock_any_held(void)
336 {
337         return !preemptible();
338 }
339
340 static inline int debug_lockdep_rcu_enabled(void)
341 {
342         return 0;
343 }
344
345 #endif /* #else #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
346
347 #ifdef CONFIG_PROVE_RCU
348
349 /**
350  * RCU_LOCKDEP_WARN - emit lockdep splat if specified condition is met
351  * @c: condition to check
352  * @s: informative message
353  *
354  * This checks debug_lockdep_rcu_enabled() before checking (c) to
355  * prevent early boot splats due to lockdep not yet being initialized,
356  * and rechecks it after checking (c) to prevent false-positive splats
357  * due to races with lockdep being disabled.  See commit 3066820034b5dd
358  * ("rcu: Reject RCU_LOCKDEP_WARN() false positives") for more detail.
359  */
360 #define RCU_LOCKDEP_WARN(c, s)                                          \
361         do {                                                            \
362                 static bool __section(".data.unlikely") __warned;       \
363                 if (debug_lockdep_rcu_enabled() && (c) &&               \
364                     debug_lockdep_rcu_enabled() && !__warned) {         \
365                         __warned = true;                                \
366                         lockdep_rcu_suspicious(__FILE__, __LINE__, s);  \
367                 }                                                       \
368         } while (0)
369
370 #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && !defined(CONFIG_PREEMPT_RCU)
371 static inline void rcu_preempt_sleep_check(void)
372 {
373         RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_lock_map),
374                          "Illegal context switch in RCU read-side critical section");
375 }
376 #else /* #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
377 static inline void rcu_preempt_sleep_check(void) { }
378 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
379
380 #define rcu_sleep_check()                                               \
381         do {                                                            \
382                 rcu_preempt_sleep_check();                              \
383                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))                     \
384                     RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_bh_lock_map),    \
385                                  "Illegal context switch in RCU-bh read-side critical section"); \
386                 RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),     \
387                                  "Illegal context switch in RCU-sched read-side critical section"); \
388         } while (0)
389
390 #else /* #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
391
392 #define RCU_LOCKDEP_WARN(c, s) do { } while (0 && (c))
393 #define rcu_sleep_check() do { } while (0)
394
395 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
396
397 /*
398  * Helper functions for rcu_dereference_check(), rcu_dereference_protected()
399  * and rcu_assign_pointer().  Some of these could be folded into their
400  * callers, but they are left separate in order to ease introduction of
401  * multiple pointers markings to match different RCU implementations
402  * (e.g., __srcu), should this make sense in the future.
403  */
404
405 #ifdef __CHECKER__
406 #define rcu_check_sparse(p, space) \
407         ((void)(((typeof(*p) space *)p) == p))
408 #else /* #ifdef __CHECKER__ */
409 #define rcu_check_sparse(p, space)
410 #endif /* #else #ifdef __CHECKER__ */
411
412 #define __unrcu_pointer(p, local)                                       \
413 ({                                                                      \
414         typeof(*p) *local = (typeof(*p) *__force)(p);                   \
415         rcu_check_sparse(p, __rcu);                                     \
416         ((typeof(*p) __force __kernel *)(local));                       \
417 })
418 /**
419  * unrcu_pointer - mark a pointer as not being RCU protected
420  * @p: pointer needing to lose its __rcu property
421  *
422  * Converts @p from an __rcu pointer to a __kernel pointer.
423  * This allows an __rcu pointer to be used with xchg() and friends.
424  */
425 #define unrcu_pointer(p) __unrcu_pointer(p, __UNIQUE_ID(rcu))
426
427 #define __rcu_access_pointer(p, local, space) \
428 ({ \
429         typeof(*p) *local = (typeof(*p) *__force)READ_ONCE(p); \
430         rcu_check_sparse(p, space); \
431         ((typeof(*p) __force __kernel *)(local)); \
432 })
433 #define __rcu_dereference_check(p, local, c, space) \
434 ({ \
435         /* Dependency order vs. p above. */ \
436         typeof(*p) *local = (typeof(*p) *__force)READ_ONCE(p); \
437         RCU_LOCKDEP_WARN(!(c), "suspicious rcu_dereference_check() usage"); \
438         rcu_check_sparse(p, space); \
439         ((typeof(*p) __force __kernel *)(local)); \
440 })
441 #define __rcu_dereference_protected(p, local, c, space) \
442 ({ \
443         RCU_LOCKDEP_WARN(!(c), "suspicious rcu_dereference_protected() usage"); \
444         rcu_check_sparse(p, space); \
445         ((typeof(*p) __force __kernel *)(p)); \
446 })
447 #define __rcu_dereference_raw(p, local) \
448 ({ \
449         /* Dependency order vs. p above. */ \
450         typeof(p) local = READ_ONCE(p); \
451         ((typeof(*p) __force __kernel *)(local)); \
452 })
453 #define rcu_dereference_raw(p) __rcu_dereference_raw(p, __UNIQUE_ID(rcu))
454
455 /**
456  * RCU_INITIALIZER() - statically initialize an RCU-protected global variable
457  * @v: The value to statically initialize with.
458  */
459 #define RCU_INITIALIZER(v) (typeof(*(v)) __force __rcu *)(v)
460
461 /**
462  * rcu_assign_pointer() - assign to RCU-protected pointer
463  * @p: pointer to assign to
464  * @v: value to assign (publish)
465  *
466  * Assigns the specified value to the specified RCU-protected
467  * pointer, ensuring that any concurrent RCU readers will see
468  * any prior initialization.
469  *
470  * Inserts memory barriers on architectures that require them
471  * (which is most of them), and also prevents the compiler from
472  * reordering the code that initializes the structure after the pointer
473  * assignment.  More importantly, this call documents which pointers
474  * will be dereferenced by RCU read-side code.
475  *
476  * In some special cases, you may use RCU_INIT_POINTER() instead
477  * of rcu_assign_pointer().  RCU_INIT_POINTER() is a bit faster due
478  * to the fact that it does not constrain either the CPU or the compiler.
479  * That said, using RCU_INIT_POINTER() when you should have used
480  * rcu_assign_pointer() is a very bad thing that results in
481  * impossible-to-diagnose memory corruption.  So please be careful.
482  * See the RCU_INIT_POINTER() comment header for details.
483  *
484  * Note that rcu_assign_pointer() evaluates each of its arguments only
485  * once, appearances notwithstanding.  One of the "extra" evaluations
486  * is in typeof() and the other visible only to sparse (__CHECKER__),
487  * neither of which actually execute the argument.  As with most cpp
488  * macros, this execute-arguments-only-once property is important, so
489  * please be careful when making changes to rcu_assign_pointer() and the
490  * other macros that it invokes.
491  */
492 #define rcu_assign_pointer(p, v)                                              \
493 do {                                                                          \
494         uintptr_t _r_a_p__v = (uintptr_t)(v);                                 \
495         rcu_check_sparse(p, __rcu);                                           \
496                                                                               \
497         if (__builtin_constant_p(v) && (_r_a_p__v) == (uintptr_t)NULL)        \
498                 WRITE_ONCE((p), (typeof(p))(_r_a_p__v));                      \
499         else                                                                  \
500                 smp_store_release(&p, RCU_INITIALIZER((typeof(p))_r_a_p__v)); \
501 } while (0)
502
503 /**
504  * rcu_replace_pointer() - replace an RCU pointer, returning its old value
505  * @rcu_ptr: RCU pointer, whose old value is returned
506  * @ptr: regular pointer
507  * @c: the lockdep conditions under which the dereference will take place
508  *
509  * Perform a replacement, where @rcu_ptr is an RCU-annotated
510  * pointer and @c is the lockdep argument that is passed to the
511  * rcu_dereference_protected() call used to read that pointer.  The old
512  * value of @rcu_ptr is returned, and @rcu_ptr is set to @ptr.
513  */
514 #define rcu_replace_pointer(rcu_ptr, ptr, c)                            \
515 ({                                                                      \
516         typeof(ptr) __tmp = rcu_dereference_protected((rcu_ptr), (c));  \
517         rcu_assign_pointer((rcu_ptr), (ptr));                           \
518         __tmp;                                                          \
519 })
520
521 /**
522  * rcu_access_pointer() - fetch RCU pointer with no dereferencing
523  * @p: The pointer to read
524  *
525  * Return the value of the specified RCU-protected pointer, but omit the
526  * lockdep checks for being in an RCU read-side critical section.  This is
527  * useful when the value of this pointer is accessed, but the pointer is
528  * not dereferenced, for example, when testing an RCU-protected pointer
529  * against NULL.  Although rcu_access_pointer() may also be used in cases
530  * where update-side locks prevent the value of the pointer from changing,
531  * you should instead use rcu_dereference_protected() for this use case.
532  * Within an RCU read-side critical section, there is little reason to
533  * use rcu_access_pointer().
534  *
535  * It is usually best to test the rcu_access_pointer() return value
536  * directly in order to avoid accidental dereferences being introduced
537  * by later inattentive changes.  In other words, assigning the
538  * rcu_access_pointer() return value to a local variable results in an
539  * accident waiting to happen.
540  *
541  * It is also permissible to use rcu_access_pointer() when read-side
542  * access to the pointer was removed at least one grace period ago, as is
543  * the case in the context of the RCU callback that is freeing up the data,
544  * or after a synchronize_rcu() returns.  This can be useful when tearing
545  * down multi-linked structures after a grace period has elapsed.  However,
546  * rcu_dereference_protected() is normally preferred for this use case.
547  */
548 #define rcu_access_pointer(p) __rcu_access_pointer((p), __UNIQUE_ID(rcu), __rcu)
549
550 /**
551  * rcu_dereference_check() - rcu_dereference with debug checking
552  * @p: The pointer to read, prior to dereferencing
553  * @c: The conditions under which the dereference will take place
554  *
555  * Do an rcu_dereference(), but check that the conditions under which the
556  * dereference will take place are correct.  Typically the conditions
557  * indicate the various locking conditions that should be held at that
558  * point.  The check should return true if the conditions are satisfied.
559  * An implicit check for being in an RCU read-side critical section
560  * (rcu_read_lock()) is included.
561  *
562  * For example:
563  *
564  *      bar = rcu_dereference_check(foo->bar, lockdep_is_held(&foo->lock));
565  *
566  * could be used to indicate to lockdep that foo->bar may only be dereferenced
567  * if either rcu_read_lock() is held, or that the lock required to replace
568  * the bar struct at foo->bar is held.
569  *
570  * Note that the list of conditions may also include indications of when a lock
571  * need not be held, for example during initialisation or destruction of the
572  * target struct:
573  *
574  *      bar = rcu_dereference_check(foo->bar, lockdep_is_held(&foo->lock) ||
575  *                                            atomic_read(&foo->usage) == 0);
576  *
577  * Inserts memory barriers on architectures that require them
578  * (currently only the Alpha), prevents the compiler from refetching
579  * (and from merging fetches), and, more importantly, documents exactly
580  * which pointers are protected by RCU and checks that the pointer is
581  * annotated as __rcu.
582  */
583 #define rcu_dereference_check(p, c) \
584         __rcu_dereference_check((p), __UNIQUE_ID(rcu), \
585                                 (c) || rcu_read_lock_held(), __rcu)
586
587 /**
588  * rcu_dereference_bh_check() - rcu_dereference_bh with debug checking
589  * @p: The pointer to read, prior to dereferencing
590  * @c: The conditions under which the dereference will take place
591  *
592  * This is the RCU-bh counterpart to rcu_dereference_check().  However,
593  * please note that starting in v5.0 kernels, vanilla RCU grace periods
594  * wait for local_bh_disable() regions of code in addition to regions of
595  * code demarked by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock().  This means
596  * that synchronize_rcu(), call_rcu, and friends all take not only
597  * rcu_read_lock() but also rcu_read_lock_bh() into account.
598  */
599 #define rcu_dereference_bh_check(p, c) \
600         __rcu_dereference_check((p), __UNIQUE_ID(rcu), \
601                                 (c) || rcu_read_lock_bh_held(), __rcu)
602
603 /**
604  * rcu_dereference_sched_check() - rcu_dereference_sched with debug checking
605  * @p: The pointer to read, prior to dereferencing
606  * @c: The conditions under which the dereference will take place
607  *
608  * This is the RCU-sched counterpart to rcu_dereference_check().
609  * However, please note that starting in v5.0 kernels, vanilla RCU grace
610  * periods wait for preempt_disable() regions of code in addition to
611  * regions of code demarked by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock().
612  * This means that synchronize_rcu(), call_rcu, and friends all take not
613  * only rcu_read_lock() but also rcu_read_lock_sched() into account.
614  */
615 #define rcu_dereference_sched_check(p, c) \
616         __rcu_dereference_check((p), __UNIQUE_ID(rcu), \
617                                 (c) || rcu_read_lock_sched_held(), \
618                                 __rcu)
619
620 /*
621  * The tracing infrastructure traces RCU (we want that), but unfortunately
622  * some of the RCU checks causes tracing to lock up the system.
623  *
624  * The no-tracing version of rcu_dereference_raw() must not call
625  * rcu_read_lock_held().
626  */
627 #define rcu_dereference_raw_check(p) \
628         __rcu_dereference_check((p), __UNIQUE_ID(rcu), 1, __rcu)
629
630 /**
631  * rcu_dereference_protected() - fetch RCU pointer when updates prevented
632  * @p: The pointer to read, prior to dereferencing
633  * @c: The conditions under which the dereference will take place
634  *
635  * Return the value of the specified RCU-protected pointer, but omit
636  * the READ_ONCE().  This is useful in cases where update-side locks
637  * prevent the value of the pointer from changing.  Please note that this
638  * primitive does *not* prevent the compiler from repeating this reference
639  * or combining it with other references, so it should not be used without
640  * protection of appropriate locks.
641  *
642  * This function is only for update-side use.  Using this function
643  * when protected only by rcu_read_lock() will result in infrequent
644  * but very ugly failures.
645  */
646 #define rcu_dereference_protected(p, c) \
647         __rcu_dereference_protected((p), __UNIQUE_ID(rcu), (c), __rcu)
648
649
650 /**
651  * rcu_dereference() - fetch RCU-protected pointer for dereferencing
652  * @p: The pointer to read, prior to dereferencing
653  *
654  * This is a simple wrapper around rcu_dereference_check().
655  */
656 #define rcu_dereference(p) rcu_dereference_check(p, 0)
657
658 /**
659  * rcu_dereference_bh() - fetch an RCU-bh-protected pointer for dereferencing
660  * @p: The pointer to read, prior to dereferencing
661  *
662  * Makes rcu_dereference_check() do the dirty work.
663  */
664 #define rcu_dereference_bh(p) rcu_dereference_bh_check(p, 0)
665
666 /**
667  * rcu_dereference_sched() - fetch RCU-sched-protected pointer for dereferencing
668  * @p: The pointer to read, prior to dereferencing
669  *
670  * Makes rcu_dereference_check() do the dirty work.
671  */
672 #define rcu_dereference_sched(p) rcu_dereference_sched_check(p, 0)
673
674 /**
675  * rcu_pointer_handoff() - Hand off a pointer from RCU to other mechanism
676  * @p: The pointer to hand off
677  *
678  * This is simply an identity function, but it documents where a pointer
679  * is handed off from RCU to some other synchronization mechanism, for
680  * example, reference counting or locking.  In C11, it would map to
681  * kill_dependency().  It could be used as follows::
682  *
683  *      rcu_read_lock();
684  *      p = rcu_dereference(gp);
685  *      long_lived = is_long_lived(p);
686  *      if (long_lived) {
687  *              if (!atomic_inc_not_zero(p->refcnt))
688  *                      long_lived = false;
689  *              else
690  *                      p = rcu_pointer_handoff(p);
691  *      }
692  *      rcu_read_unlock();
693  */
694 #define rcu_pointer_handoff(p) (p)
695
696 /**
697  * rcu_read_lock() - mark the beginning of an RCU read-side critical section
698  *
699  * When synchronize_rcu() is invoked on one CPU while other CPUs
700  * are within RCU read-side critical sections, then the
701  * synchronize_rcu() is guaranteed to block until after all the other
702  * CPUs exit their critical sections.  Similarly, if call_rcu() is invoked
703  * on one CPU while other CPUs are within RCU read-side critical
704  * sections, invocation of the corresponding RCU callback is deferred
705  * until after the all the other CPUs exit their critical sections.
706  *
707  * In v5.0 and later kernels, synchronize_rcu() and call_rcu() also
708  * wait for regions of code with preemption disabled, including regions of
709  * code with interrupts or softirqs disabled.  In pre-v5.0 kernels, which
710  * define synchronize_sched(), only code enclosed within rcu_read_lock()
711  * and rcu_read_unlock() are guaranteed to be waited for.
712  *
713  * Note, however, that RCU callbacks are permitted to run concurrently
714  * with new RCU read-side critical sections.  One way that this can happen
715  * is via the following sequence of events: (1) CPU 0 enters an RCU
716  * read-side critical section, (2) CPU 1 invokes call_rcu() to register
717  * an RCU callback, (3) CPU 0 exits the RCU read-side critical section,
718  * (4) CPU 2 enters a RCU read-side critical section, (5) the RCU
719  * callback is invoked.  This is legal, because the RCU read-side critical
720  * section that was running concurrently with the call_rcu() (and which
721  * therefore might be referencing something that the corresponding RCU
722  * callback would free up) has completed before the corresponding
723  * RCU callback is invoked.
724  *
725  * RCU read-side critical sections may be nested.  Any deferred actions
726  * will be deferred until the outermost RCU read-side critical section
727  * completes.
728  *
729  * You can avoid reading and understanding the next paragraph by
730  * following this rule: don't put anything in an rcu_read_lock() RCU
731  * read-side critical section that would block in a !PREEMPTION kernel.
732  * But if you want the full story, read on!
733  *
734  * In non-preemptible RCU implementations (pure TREE_RCU and TINY_RCU),
735  * it is illegal to block while in an RCU read-side critical section.
736  * In preemptible RCU implementations (PREEMPT_RCU) in CONFIG_PREEMPTION
737  * kernel builds, RCU read-side critical sections may be preempted,
738  * but explicit blocking is illegal.  Finally, in preemptible RCU
739  * implementations in real-time (with -rt patchset) kernel builds, RCU
740  * read-side critical sections may be preempted and they may also block, but
741  * only when acquiring spinlocks that are subject to priority inheritance.
742  */
743 static __always_inline void rcu_read_lock(void)
744 {
745         __rcu_read_lock();
746         __acquire(RCU);
747         rcu_lock_acquire(&rcu_lock_map);
748         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_is_watching(),
749                          "rcu_read_lock() used illegally while idle");
750 }
751
752 /*
753  * So where is rcu_write_lock()?  It does not exist, as there is no
754  * way for writers to lock out RCU readers.  This is a feature, not
755  * a bug -- this property is what provides RCU's performance benefits.
756  * Of course, writers must coordinate with each other.  The normal
757  * spinlock primitives work well for this, but any other technique may be
758  * used as well.  RCU does not care how the writers keep out of each
759  * others' way, as long as they do so.
760  */
761
762 /**
763  * rcu_read_unlock() - marks the end of an RCU read-side critical section.
764  *
765  * In almost all situations, rcu_read_unlock() is immune from deadlock.
766  * In recent kernels that have consolidated synchronize_sched() and
767  * synchronize_rcu_bh() into synchronize_rcu(), this deadlock immunity
768  * also extends to the scheduler's runqueue and priority-inheritance
769  * spinlocks, courtesy of the quiescent-state deferral that is carried
770  * out when rcu_read_unlock() is invoked with interrupts disabled.
771  *
772  * See rcu_read_lock() for more information.
773  */
774 static inline void rcu_read_unlock(void)
775 {
776         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_is_watching(),
777                          "rcu_read_unlock() used illegally while idle");
778         __release(RCU);
779         __rcu_read_unlock();
780         rcu_lock_release(&rcu_lock_map); /* Keep acq info for rls diags. */
781 }
782
783 /**
784  * rcu_read_lock_bh() - mark the beginning of an RCU-bh critical section
785  *
786  * This is equivalent to rcu_read_lock(), but also disables softirqs.
787  * Note that anything else that disables softirqs can also serve as an RCU
788  * read-side critical section.  However, please note that this equivalence
789  * applies only to v5.0 and later.  Before v5.0, rcu_read_lock() and
790  * rcu_read_lock_bh() were unrelated.
791  *
792  * Note that rcu_read_lock_bh() and the matching rcu_read_unlock_bh()
793  * must occur in the same context, for example, it is illegal to invoke
794  * rcu_read_unlock_bh() from one task if the matching rcu_read_lock_bh()
795  * was invoked from some other task.
796  */
797 static inline void rcu_read_lock_bh(void)
798 {
799         local_bh_disable();
800         __acquire(RCU_BH);
801         rcu_lock_acquire(&rcu_bh_lock_map);
802         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_is_watching(),
803                          "rcu_read_lock_bh() used illegally while idle");
804 }
805
806 /**
807  * rcu_read_unlock_bh() - marks the end of a softirq-only RCU critical section
808  *
809  * See rcu_read_lock_bh() for more information.
810  */
811 static inline void rcu_read_unlock_bh(void)
812 {
813         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_is_watching(),
814                          "rcu_read_unlock_bh() used illegally while idle");
815         rcu_lock_release(&rcu_bh_lock_map);
816         __release(RCU_BH);
817         local_bh_enable();
818 }
819
820 /**
821  * rcu_read_lock_sched() - mark the beginning of a RCU-sched critical section
822  *
823  * This is equivalent to rcu_read_lock(), but also disables preemption.
824  * Read-side critical sections can also be introduced by anything else that
825  * disables preemption, including local_irq_disable() and friends.  However,
826  * please note that the equivalence to rcu_read_lock() applies only to
827  * v5.0 and later.  Before v5.0, rcu_read_lock() and rcu_read_lock_sched()
828  * were unrelated.
829  *
830  * Note that rcu_read_lock_sched() and the matching rcu_read_unlock_sched()
831  * must occur in the same context, for example, it is illegal to invoke
832  * rcu_read_unlock_sched() from process context if the matching
833  * rcu_read_lock_sched() was invoked from an NMI handler.
834  */
835 static inline void rcu_read_lock_sched(void)
836 {
837         preempt_disable();
838         __acquire(RCU_SCHED);
839         rcu_lock_acquire(&rcu_sched_lock_map);
840         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_is_watching(),
841                          "rcu_read_lock_sched() used illegally while idle");
842 }
843
844 /* Used by lockdep and tracing: cannot be traced, cannot call lockdep. */
845 static inline notrace void rcu_read_lock_sched_notrace(void)
846 {
847         preempt_disable_notrace();
848         __acquire(RCU_SCHED);
849 }
850
851 /**
852  * rcu_read_unlock_sched() - marks the end of a RCU-classic critical section
853  *
854  * See rcu_read_lock_sched() for more information.
855  */
856 static inline void rcu_read_unlock_sched(void)
857 {
858         RCU_LOCKDEP_WARN(!rcu_is_watching(),
859                          "rcu_read_unlock_sched() used illegally while idle");
860         rcu_lock_release(&rcu_sched_lock_map);
861         __release(RCU_SCHED);
862         preempt_enable();
863 }
864
865 /* Used by lockdep and tracing: cannot be traced, cannot call lockdep. */
866 static inline notrace void rcu_read_unlock_sched_notrace(void)
867 {
868         __release(RCU_SCHED);
869         preempt_enable_notrace();
870 }
871
872 /**
873  * RCU_INIT_POINTER() - initialize an RCU protected pointer
874  * @p: The pointer to be initialized.
875  * @v: The value to initialized the pointer to.
876  *
877  * Initialize an RCU-protected pointer in special cases where readers
878  * do not need ordering constraints on the CPU or the compiler.  These
879  * special cases are:
880  *
881  * 1.   This use of RCU_INIT_POINTER() is NULLing out the pointer *or*
882  * 2.   The caller has taken whatever steps are required to prevent
883  *      RCU readers from concurrently accessing this pointer *or*
884  * 3.   The referenced data structure has already been exposed to
885  *      readers either at compile time or via rcu_assign_pointer() *and*
886  *
887  *      a.      You have not made *any* reader-visible changes to
888  *              this structure since then *or*
889  *      b.      It is OK for readers accessing this structure from its
890  *              new location to see the old state of the structure.  (For
891  *              example, the changes were to statistical counters or to
892  *              other state where exact synchronization is not required.)
893  *
894  * Failure to follow these rules governing use of RCU_INIT_POINTER() will
895  * result in impossible-to-diagnose memory corruption.  As in the structures
896  * will look OK in crash dumps, but any concurrent RCU readers might
897  * see pre-initialized values of the referenced data structure.  So
898  * please be very careful how you use RCU_INIT_POINTER()!!!
899  *
900  * If you are creating an RCU-protected linked structure that is accessed
901  * by a single external-to-structure RCU-protected pointer, then you may
902  * use RCU_INIT_POINTER() to initialize the internal RCU-protected
903  * pointers, but you must use rcu_assign_pointer() to initialize the
904  * external-to-structure pointer *after* you have completely initialized
905  * the reader-accessible portions of the linked structure.
906  *
907  * Note that unlike rcu_assign_pointer(), RCU_INIT_POINTER() provides no
908  * ordering guarantees for either the CPU or the compiler.
909  */
910 #define RCU_INIT_POINTER(p, v) \
911         do { \
912                 rcu_check_sparse(p, __rcu); \
913                 WRITE_ONCE(p, RCU_INITIALIZER(v)); \
914         } while (0)
915
916 /**
917  * RCU_POINTER_INITIALIZER() - statically initialize an RCU protected pointer
918  * @p: The pointer to be initialized.
919  * @v: The value to initialized the pointer to.
920  *
921  * GCC-style initialization for an RCU-protected pointer in a structure field.
922  */
923 #define RCU_POINTER_INITIALIZER(p, v) \
924                 .p = RCU_INITIALIZER(v)
925
926 /*
927  * Does the specified offset indicate that the corresponding rcu_head
928  * structure can be handled by kvfree_rcu()?
929  */
930 #define __is_kvfree_rcu_offset(offset) ((offset) < 4096)
931
932 /**
933  * kfree_rcu() - kfree an object after a grace period.
934  * @ptr: pointer to kfree for double-argument invocations.
935  * @rhf: the name of the struct rcu_head within the type of @ptr.
936  *
937  * Many rcu callbacks functions just call kfree() on the base structure.
938  * These functions are trivial, but their size adds up, and furthermore
939  * when they are used in a kernel module, that module must invoke the
940  * high-latency rcu_barrier() function at module-unload time.
941  *
942  * The kfree_rcu() function handles this issue.  Rather than encoding a
943  * function address in the embedded rcu_head structure, kfree_rcu() instead
944  * encodes the offset of the rcu_head structure within the base structure.
945  * Because the functions are not allowed in the low-order 4096 bytes of
946  * kernel virtual memory, offsets up to 4095 bytes can be accommodated.
947  * If the offset is larger than 4095 bytes, a compile-time error will
948  * be generated in kvfree_rcu_arg_2(). If this error is triggered, you can
949  * either fall back to use of call_rcu() or rearrange the structure to
950  * position the rcu_head structure into the first 4096 bytes.
951  *
952  * The object to be freed can be allocated either by kmalloc() or
953  * kmem_cache_alloc().
954  *
955  * Note that the allowable offset might decrease in the future.
956  *
957  * The BUILD_BUG_ON check must not involve any function calls, hence the
958  * checks are done in macros here.
959  */
960 #define kfree_rcu(ptr, rhf) kvfree_rcu_arg_2(ptr, rhf)
961 #define kvfree_rcu(ptr, rhf) kvfree_rcu_arg_2(ptr, rhf)
962
963 /**
964  * kfree_rcu_mightsleep() - kfree an object after a grace period.
965  * @ptr: pointer to kfree for single-argument invocations.
966  *
967  * When it comes to head-less variant, only one argument
968  * is passed and that is just a pointer which has to be
969  * freed after a grace period. Therefore the semantic is
970  *
971  *     kfree_rcu_mightsleep(ptr);
972  *
973  * where @ptr is the pointer to be freed by kvfree().
974  *
975  * Please note, head-less way of freeing is permitted to
976  * use from a context that has to follow might_sleep()
977  * annotation. Otherwise, please switch and embed the
978  * rcu_head structure within the type of @ptr.
979  */
980 #define kfree_rcu_mightsleep(ptr) kvfree_rcu_arg_1(ptr)
981 #define kvfree_rcu_mightsleep(ptr) kvfree_rcu_arg_1(ptr)
982
983 #define kvfree_rcu_arg_2(ptr, rhf)                                      \
984 do {                                                                    \
985         typeof (ptr) ___p = (ptr);                                      \
986                                                                         \
987         if (___p) {                                                                     \
988                 BUILD_BUG_ON(!__is_kvfree_rcu_offset(offsetof(typeof(*(ptr)), rhf)));   \
989                 kvfree_call_rcu(&((___p)->rhf), (void *) (___p));                       \
990         }                                                                               \
991 } while (0)
992
993 #define kvfree_rcu_arg_1(ptr)                                   \
994 do {                                                            \
995         typeof(ptr) ___p = (ptr);                               \
996                                                                 \
997         if (___p)                                               \
998                 kvfree_call_rcu(NULL, (void *) (___p));         \
999 } while (0)
1000
1001 /*
1002  * Place this after a lock-acquisition primitive to guarantee that
1003  * an UNLOCK+LOCK pair acts as a full barrier.  This guarantee applies
1004  * if the UNLOCK and LOCK are executed by the same CPU or if the
1005  * UNLOCK and LOCK operate on the same lock variable.
1006  */
1007 #ifdef CONFIG_ARCH_WEAK_RELEASE_ACQUIRE
1008 #define smp_mb__after_unlock_lock()     smp_mb()  /* Full ordering for lock. */
1009 #else /* #ifdef CONFIG_ARCH_WEAK_RELEASE_ACQUIRE */
1010 #define smp_mb__after_unlock_lock()     do { } while (0)
1011 #endif /* #else #ifdef CONFIG_ARCH_WEAK_RELEASE_ACQUIRE */
1012
1013
1014 /* Has the specified rcu_head structure been handed to call_rcu()? */
1015
1016 /**
1017  * rcu_head_init - Initialize rcu_head for rcu_head_after_call_rcu()
1018  * @rhp: The rcu_head structure to initialize.
1019  *
1020  * If you intend to invoke rcu_head_after_call_rcu() to test whether a
1021  * given rcu_head structure has already been passed to call_rcu(), then
1022  * you must also invoke this rcu_head_init() function on it just after
1023  * allocating that structure.  Calls to this function must not race with
1024  * calls to call_rcu(), rcu_head_after_call_rcu(), or callback invocation.
1025  */
1026 static inline void rcu_head_init(struct rcu_head *rhp)
1027 {
1028         rhp->func = (rcu_callback_t)~0L;
1029 }
1030
1031 /**
1032  * rcu_head_after_call_rcu() - Has this rcu_head been passed to call_rcu()?
1033  * @rhp: The rcu_head structure to test.
1034  * @f: The function passed to call_rcu() along with @rhp.
1035  *
1036  * Returns @true if the @rhp has been passed to call_rcu() with @func,
1037  * and @false otherwise.  Emits a warning in any other case, including
1038  * the case where @rhp has already been invoked after a grace period.
1039  * Calls to this function must not race with callback invocation.  One way
1040  * to avoid such races is to enclose the call to rcu_head_after_call_rcu()
1041  * in an RCU read-side critical section that includes a read-side fetch
1042  * of the pointer to the structure containing @rhp.
1043  */
1044 static inline bool
1045 rcu_head_after_call_rcu(struct rcu_head *rhp, rcu_callback_t f)
1046 {
1047         rcu_callback_t func = READ_ONCE(rhp->func);
1048
1049         if (func == f)
1050                 return true;
1051         WARN_ON_ONCE(func != (rcu_callback_t)~0L);
1052         return false;
1053 }
1054
1055 /* kernel/ksysfs.c definitions */
1056 extern int rcu_expedited;
1057 extern int rcu_normal;
1058
1059 DEFINE_LOCK_GUARD_0(rcu, rcu_read_lock(), rcu_read_unlock())
1060
1061 #endif /* __LINUX_RCUPDATE_H */