rcu: Per-CPU operation cleanups to rcu_*_qs() functions
[linux-block.git] / kernel / rcu / tree.c
1 /*
2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, you can access it online at
16  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html.
17  *
18  * Copyright IBM Corporation, 2008
19  *
20  * Authors: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
21  *          Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
22  *          Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com> Hierarchical version
23  *
24  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@us.ibm.com>
25  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
26  *
27  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
28  *      Documentation/RCU
29  */
30 #include <linux/types.h>
31 #include <linux/kernel.h>
32 #include <linux/init.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/rcupdate.h>
36 #include <linux/interrupt.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/nmi.h>
39 #include <linux/atomic.h>
40 #include <linux/bitops.h>
41 #include <linux/export.h>
42 #include <linux/completion.h>
43 #include <linux/moduleparam.h>
44 #include <linux/module.h>
45 #include <linux/percpu.h>
46 #include <linux/notifier.h>
47 #include <linux/cpu.h>
48 #include <linux/mutex.h>
49 #include <linux/time.h>
50 #include <linux/kernel_stat.h>
51 #include <linux/wait.h>
52 #include <linux/kthread.h>
53 #include <linux/prefetch.h>
54 #include <linux/delay.h>
55 #include <linux/stop_machine.h>
56 #include <linux/random.h>
57 #include <linux/ftrace_event.h>
58 #include <linux/suspend.h>
59
60 #include "tree.h"
61 #include "rcu.h"
62
63 MODULE_ALIAS("rcutree");
64 #ifdef MODULE_PARAM_PREFIX
65 #undef MODULE_PARAM_PREFIX
66 #endif
67 #define MODULE_PARAM_PREFIX "rcutree."
68
69 /* Data structures. */
70
71 static struct lock_class_key rcu_node_class[RCU_NUM_LVLS];
72 static struct lock_class_key rcu_fqs_class[RCU_NUM_LVLS];
73
74 /*
75  * In order to export the rcu_state name to the tracing tools, it
76  * needs to be added in the __tracepoint_string section.
77  * This requires defining a separate variable tp_<sname>_varname
78  * that points to the string being used, and this will allow
79  * the tracing userspace tools to be able to decipher the string
80  * address to the matching string.
81  */
82 #define RCU_STATE_INITIALIZER(sname, sabbr, cr) \
83 static char sname##_varname[] = #sname; \
84 static const char *tp_##sname##_varname __used __tracepoint_string = sname##_varname; \
85 struct rcu_state sname##_state = { \
86         .level = { &sname##_state.node[0] }, \
87         .call = cr, \
88         .fqs_state = RCU_GP_IDLE, \
89         .gpnum = 0UL - 300UL, \
90         .completed = 0UL - 300UL, \
91         .orphan_lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(&sname##_state.orphan_lock), \
92         .orphan_nxttail = &sname##_state.orphan_nxtlist, \
93         .orphan_donetail = &sname##_state.orphan_donelist, \
94         .barrier_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.barrier_mutex), \
95         .onoff_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.onoff_mutex), \
96         .name = sname##_varname, \
97         .abbr = sabbr, \
98 }; \
99 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, sname##_data)
100
101 RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_sched, 's', call_rcu_sched);
102 RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh, 'b', call_rcu_bh);
103
104 static struct rcu_state *rcu_state_p;
105 LIST_HEAD(rcu_struct_flavors);
106
107 /* Increase (but not decrease) the CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF at boot time. */
108 static int rcu_fanout_leaf = CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF;
109 module_param(rcu_fanout_leaf, int, 0444);
110 int rcu_num_lvls __read_mostly = RCU_NUM_LVLS;
111 static int num_rcu_lvl[] = {  /* Number of rcu_nodes at specified level. */
112         NUM_RCU_LVL_0,
113         NUM_RCU_LVL_1,
114         NUM_RCU_LVL_2,
115         NUM_RCU_LVL_3,
116         NUM_RCU_LVL_4,
117 };
118 int rcu_num_nodes __read_mostly = NUM_RCU_NODES; /* Total # rcu_nodes in use. */
119
120 /*
121  * The rcu_scheduler_active variable transitions from zero to one just
122  * before the first task is spawned.  So when this variable is zero, RCU
123  * can assume that there is but one task, allowing RCU to (for example)
124  * optimize synchronize_sched() to a simple barrier().  When this variable
125  * is one, RCU must actually do all the hard work required to detect real
126  * grace periods.  This variable is also used to suppress boot-time false
127  * positives from lockdep-RCU error checking.
128  */
129 int rcu_scheduler_active __read_mostly;
130 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_scheduler_active);
131
132 /*
133  * The rcu_scheduler_fully_active variable transitions from zero to one
134  * during the early_initcall() processing, which is after the scheduler
135  * is capable of creating new tasks.  So RCU processing (for example,
136  * creating tasks for RCU priority boosting) must be delayed until after
137  * rcu_scheduler_fully_active transitions from zero to one.  We also
138  * currently delay invocation of any RCU callbacks until after this point.
139  *
140  * It might later prove better for people registering RCU callbacks during
141  * early boot to take responsibility for these callbacks, but one step at
142  * a time.
143  */
144 static int rcu_scheduler_fully_active __read_mostly;
145
146 #ifdef CONFIG_RCU_BOOST
147
148 /*
149  * Control variables for per-CPU and per-rcu_node kthreads.  These
150  * handle all flavors of RCU.
151  */
152 static DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, rcu_cpu_kthread_task);
153 DEFINE_PER_CPU(unsigned int, rcu_cpu_kthread_status);
154 DEFINE_PER_CPU(unsigned int, rcu_cpu_kthread_loops);
155 DEFINE_PER_CPU(char, rcu_cpu_has_work);
156
157 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_BOOST */
158
159 static void rcu_boost_kthread_setaffinity(struct rcu_node *rnp, int outgoingcpu);
160 static void invoke_rcu_core(void);
161 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp);
162
163 /*
164  * Track the rcutorture test sequence number and the update version
165  * number within a given test.  The rcutorture_testseq is incremented
166  * on every rcutorture module load and unload, so has an odd value
167  * when a test is running.  The rcutorture_vernum is set to zero
168  * when rcutorture starts and is incremented on each rcutorture update.
169  * These variables enable correlating rcutorture output with the
170  * RCU tracing information.
171  */
172 unsigned long rcutorture_testseq;
173 unsigned long rcutorture_vernum;
174
175 /*
176  * Return true if an RCU grace period is in progress.  The ACCESS_ONCE()s
177  * permit this function to be invoked without holding the root rcu_node
178  * structure's ->lock, but of course results can be subject to change.
179  */
180 static int rcu_gp_in_progress(struct rcu_state *rsp)
181 {
182         return ACCESS_ONCE(rsp->completed) != ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
183 }
184
185 /*
186  * Note a quiescent state.  Because we do not need to know
187  * how many quiescent states passed, just if there was at least
188  * one since the start of the grace period, this just sets a flag.
189  * The caller must have disabled preemption.
190  */
191 void rcu_sched_qs(void)
192 {
193         if (!__this_cpu_read(rcu_sched_data.passed_quiesce)) {
194                 trace_rcu_grace_period(TPS("rcu_sched"),
195                                        __this_cpu_read(rcu_sched_data.gpnum),
196                                        TPS("cpuqs"));
197                 __this_cpu_write(rcu_sched_data.passed_quiesce, 1);
198         }
199 }
200
201 void rcu_bh_qs(void)
202 {
203         if (!__this_cpu_read(rcu_bh_data.passed_quiesce)) {
204                 trace_rcu_grace_period(TPS("rcu_bh"),
205                                        __this_cpu_read(rcu_bh_data.gpnum),
206                                        TPS("cpuqs"));
207                 __this_cpu_write(rcu_bh_data.passed_quiesce, 1);
208         }
209 }
210
211 static DEFINE_PER_CPU(int, rcu_sched_qs_mask);
212
213 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
214         .dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE,
215         .dynticks = ATOMIC_INIT(1),
216 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_SYSIDLE
217         .dynticks_idle_nesting = DYNTICK_TASK_NEST_VALUE,
218         .dynticks_idle = ATOMIC_INIT(1),
219 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_SYSIDLE */
220 };
221
222 /*
223  * Let the RCU core know that this CPU has gone through the scheduler,
224  * which is a quiescent state.  This is called when the need for a
225  * quiescent state is urgent, so we burn an atomic operation and full
226  * memory barriers to let the RCU core know about it, regardless of what
227  * this CPU might (or might not) do in the near future.
228  *
229  * We inform the RCU core by emulating a zero-duration dyntick-idle
230  * period, which we in turn do by incrementing the ->dynticks counter
231  * by two.
232  */
233 static void rcu_momentary_dyntick_idle(void)
234 {
235         unsigned long flags;
236         struct rcu_data *rdp;
237         struct rcu_dynticks *rdtp;
238         int resched_mask;
239         struct rcu_state *rsp;
240
241         local_irq_save(flags);
242
243         /*
244          * Yes, we can lose flag-setting operations.  This is OK, because
245          * the flag will be set again after some delay.
246          */
247         resched_mask = raw_cpu_read(rcu_sched_qs_mask);
248         raw_cpu_write(rcu_sched_qs_mask, 0);
249
250         /* Find the flavor that needs a quiescent state. */
251         for_each_rcu_flavor(rsp) {
252                 rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
253                 if (!(resched_mask & rsp->flavor_mask))
254                         continue;
255                 smp_mb(); /* rcu_sched_qs_mask before cond_resched_completed. */
256                 if (ACCESS_ONCE(rdp->mynode->completed) !=
257                     ACCESS_ONCE(rdp->cond_resched_completed))
258                         continue;
259
260                 /*
261                  * Pretend to be momentarily idle for the quiescent state.
262                  * This allows the grace-period kthread to record the
263                  * quiescent state, with no need for this CPU to do anything
264                  * further.
265                  */
266                 rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
267                 smp_mb__before_atomic(); /* Earlier stuff before QS. */
268                 atomic_add(2, &rdtp->dynticks);  /* QS. */
269                 smp_mb__after_atomic(); /* Later stuff after QS. */
270                 break;
271         }
272         local_irq_restore(flags);
273 }
274
275 /*
276  * Note a context switch.  This is a quiescent state for RCU-sched,
277  * and requires special handling for preemptible RCU.
278  * The caller must have disabled preemption.
279  */
280 void rcu_note_context_switch(int cpu)
281 {
282         trace_rcu_utilization(TPS("Start context switch"));
283         rcu_sched_qs();
284         rcu_preempt_note_context_switch(cpu);
285         if (unlikely(raw_cpu_read(rcu_sched_qs_mask)))
286                 rcu_momentary_dyntick_idle();
287         trace_rcu_utilization(TPS("End context switch"));
288 }
289 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_note_context_switch);
290
291 static long blimit = 10;        /* Maximum callbacks per rcu_do_batch. */
292 static long qhimark = 10000;    /* If this many pending, ignore blimit. */
293 static long qlowmark = 100;     /* Once only this many pending, use blimit. */
294
295 module_param(blimit, long, 0444);
296 module_param(qhimark, long, 0444);
297 module_param(qlowmark, long, 0444);
298
299 static ulong jiffies_till_first_fqs = ULONG_MAX;
300 static ulong jiffies_till_next_fqs = ULONG_MAX;
301
302 module_param(jiffies_till_first_fqs, ulong, 0644);
303 module_param(jiffies_till_next_fqs, ulong, 0644);
304
305 /*
306  * How long the grace period must be before we start recruiting
307  * quiescent-state help from rcu_note_context_switch().
308  */
309 static ulong jiffies_till_sched_qs = HZ / 20;
310 module_param(jiffies_till_sched_qs, ulong, 0644);
311
312 static bool rcu_start_gp_advanced(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
313                                   struct rcu_data *rdp);
314 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp,
315                          int (*f)(struct rcu_data *rsp, bool *isidle,
316                                   unsigned long *maxj),
317                          bool *isidle, unsigned long *maxj);
318 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp);
319 static int rcu_pending(int cpu);
320
321 /*
322  * Return the number of RCU-sched batches processed thus far for debug & stats.
323  */
324 long rcu_batches_completed_sched(void)
325 {
326         return rcu_sched_state.completed;
327 }
328 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_sched);
329
330 /*
331  * Return the number of RCU BH batches processed thus far for debug & stats.
332  */
333 long rcu_batches_completed_bh(void)
334 {
335         return rcu_bh_state.completed;
336 }
337 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
338
339 /*
340  * Force a quiescent state.
341  */
342 void rcu_force_quiescent_state(void)
343 {
344         force_quiescent_state(rcu_state_p);
345 }
346 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_force_quiescent_state);
347
348 /*
349  * Force a quiescent state for RCU BH.
350  */
351 void rcu_bh_force_quiescent_state(void)
352 {
353         force_quiescent_state(&rcu_bh_state);
354 }
355 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_bh_force_quiescent_state);
356
357 /*
358  * Show the state of the grace-period kthreads.
359  */
360 void show_rcu_gp_kthreads(void)
361 {
362         struct rcu_state *rsp;
363
364         for_each_rcu_flavor(rsp) {
365                 pr_info("%s: wait state: %d ->state: %#lx\n",
366                         rsp->name, rsp->gp_state, rsp->gp_kthread->state);
367                 /* sched_show_task(rsp->gp_kthread); */
368         }
369 }
370 EXPORT_SYMBOL_GPL(show_rcu_gp_kthreads);
371
372 /*
373  * Record the number of times rcutorture tests have been initiated and
374  * terminated.  This information allows the debugfs tracing stats to be
375  * correlated to the rcutorture messages, even when the rcutorture module
376  * is being repeatedly loaded and unloaded.  In other words, we cannot
377  * store this state in rcutorture itself.
378  */
379 void rcutorture_record_test_transition(void)
380 {
381         rcutorture_testseq++;
382         rcutorture_vernum = 0;
383 }
384 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_test_transition);
385
386 /*
387  * Send along grace-period-related data for rcutorture diagnostics.
388  */
389 void rcutorture_get_gp_data(enum rcutorture_type test_type, int *flags,
390                             unsigned long *gpnum, unsigned long *completed)
391 {
392         struct rcu_state *rsp = NULL;
393
394         switch (test_type) {
395         case RCU_FLAVOR:
396                 rsp = rcu_state_p;
397                 break;
398         case RCU_BH_FLAVOR:
399                 rsp = &rcu_bh_state;
400                 break;
401         case RCU_SCHED_FLAVOR:
402                 rsp = &rcu_sched_state;
403                 break;
404         default:
405                 break;
406         }
407         if (rsp != NULL) {
408                 *flags = ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags);
409                 *gpnum = ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
410                 *completed = ACCESS_ONCE(rsp->completed);
411                 return;
412         }
413         *flags = 0;
414         *gpnum = 0;
415         *completed = 0;
416 }
417 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_get_gp_data);
418
419 /*
420  * Record the number of writer passes through the current rcutorture test.
421  * This is also used to correlate debugfs tracing stats with the rcutorture
422  * messages.
423  */
424 void rcutorture_record_progress(unsigned long vernum)
425 {
426         rcutorture_vernum++;
427 }
428 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_progress);
429
430 /*
431  * Force a quiescent state for RCU-sched.
432  */
433 void rcu_sched_force_quiescent_state(void)
434 {
435         force_quiescent_state(&rcu_sched_state);
436 }
437 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_sched_force_quiescent_state);
438
439 /*
440  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
441  */
442 static int
443 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
444 {
445         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] &&
446                rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != NULL;
447 }
448
449 /*
450  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
451  */
452 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
453 {
454         return &rsp->node[0];
455 }
456
457 /*
458  * Is there any need for future grace periods?
459  * Interrupts must be disabled.  If the caller does not hold the root
460  * rnp_node structure's ->lock, the results are advisory only.
461  */
462 static int rcu_future_needs_gp(struct rcu_state *rsp)
463 {
464         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
465         int idx = (ACCESS_ONCE(rnp->completed) + 1) & 0x1;
466         int *fp = &rnp->need_future_gp[idx];
467
468         return ACCESS_ONCE(*fp);
469 }
470
471 /*
472  * Does the current CPU require a not-yet-started grace period?
473  * The caller must have disabled interrupts to prevent races with
474  * normal callback registry.
475  */
476 static int
477 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
478 {
479         int i;
480
481         if (rcu_gp_in_progress(rsp))
482                 return 0;  /* No, a grace period is already in progress. */
483         if (rcu_future_needs_gp(rsp))
484                 return 1;  /* Yes, a no-CBs CPU needs one. */
485         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL])
486                 return 0;  /* No, this is a no-CBs (or offline) CPU. */
487         if (*rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL])
488                 return 1;  /* Yes, this CPU has newly registered callbacks. */
489         for (i = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++)
490                 if (rdp->nxttail[i - 1] != rdp->nxttail[i] &&
491                     ULONG_CMP_LT(ACCESS_ONCE(rsp->completed),
492                                  rdp->nxtcompleted[i]))
493                         return 1;  /* Yes, CBs for future grace period. */
494         return 0; /* No grace period needed. */
495 }
496
497 /*
498  * rcu_eqs_enter_common - current CPU is moving towards extended quiescent state
499  *
500  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter now is zero,
501  * we really have entered idle, and must do the appropriate accounting.
502  * The caller must have disabled interrupts.
503  */
504 static void rcu_eqs_enter_common(struct rcu_dynticks *rdtp, long long oldval,
505                                 bool user)
506 {
507         struct rcu_state *rsp;
508         struct rcu_data *rdp;
509
510         trace_rcu_dyntick(TPS("Start"), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
511         if (!user && !is_idle_task(current)) {
512                 struct task_struct *idle __maybe_unused =
513                         idle_task(smp_processor_id());
514
515                 trace_rcu_dyntick(TPS("Error on entry: not idle task"), oldval, 0);
516                 ftrace_dump(DUMP_ORIG);
517                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
518                           current->pid, current->comm,
519                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
520         }
521         for_each_rcu_flavor(rsp) {
522                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
523                 do_nocb_deferred_wakeup(rdp);
524         }
525         rcu_prepare_for_idle(smp_processor_id());
526         /* CPUs seeing atomic_inc() must see prior RCU read-side crit sects */
527         smp_mb__before_atomic();  /* See above. */
528         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
529         smp_mb__after_atomic();  /* Force ordering with next sojourn. */
530         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1);
531         rcu_dynticks_task_enter();
532
533         /*
534          * It is illegal to enter an extended quiescent state while
535          * in an RCU read-side critical section.
536          */
537         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_lock_map),
538                            "Illegal idle entry in RCU read-side critical section.");
539         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map),
540                            "Illegal idle entry in RCU-bh read-side critical section.");
541         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
542                            "Illegal idle entry in RCU-sched read-side critical section.");
543 }
544
545 /*
546  * Enter an RCU extended quiescent state, which can be either the
547  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
548  */
549 static void rcu_eqs_enter(bool user)
550 {
551         long long oldval;
552         struct rcu_dynticks *rdtp;
553
554         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
555         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
556         WARN_ON_ONCE((oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == 0);
557         if ((oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == DYNTICK_TASK_NEST_VALUE) {
558                 rdtp->dynticks_nesting = 0;
559                 rcu_eqs_enter_common(rdtp, oldval, user);
560         } else {
561                 rdtp->dynticks_nesting -= DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
562         }
563 }
564
565 /**
566  * rcu_idle_enter - inform RCU that current CPU is entering idle
567  *
568  * Enter idle mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
569  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
570  * critical sections can occur in irq handlers in idle, a possibility
571  * handled by irq_enter() and irq_exit().)
572  *
573  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to zero to allow for
574  * the possibility of usermode upcalls having messed up our count
575  * of interrupt nesting level during the prior busy period.
576  */
577 void rcu_idle_enter(void)
578 {
579         unsigned long flags;
580
581         local_irq_save(flags);
582         rcu_eqs_enter(false);
583         rcu_sysidle_enter(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks), 0);
584         local_irq_restore(flags);
585 }
586 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_idle_enter);
587
588 #ifdef CONFIG_RCU_USER_QS
589 /**
590  * rcu_user_enter - inform RCU that we are resuming userspace.
591  *
592  * Enter RCU idle mode right before resuming userspace.  No use of RCU
593  * is permitted between this call and rcu_user_exit(). This way the
594  * CPU doesn't need to maintain the tick for RCU maintenance purposes
595  * when the CPU runs in userspace.
596  */
597 void rcu_user_enter(void)
598 {
599         rcu_eqs_enter(1);
600 }
601 #endif /* CONFIG_RCU_USER_QS */
602
603 /**
604  * rcu_irq_exit - inform RCU that current CPU is exiting irq towards idle
605  *
606  * Exit from an interrupt handler, which might possibly result in entering
607  * idle mode, in other words, leaving the mode in which read-side critical
608  * sections can occur.
609  *
610  * This code assumes that the idle loop never does anything that might
611  * result in unbalanced calls to irq_enter() and irq_exit().  If your
612  * architecture violates this assumption, RCU will give you what you
613  * deserve, good and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
614  *
615  * Use things like work queues to work around this limitation.
616  *
617  * You have been warned.
618  */
619 void rcu_irq_exit(void)
620 {
621         unsigned long flags;
622         long long oldval;
623         struct rcu_dynticks *rdtp;
624
625         local_irq_save(flags);
626         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
627         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
628         rdtp->dynticks_nesting--;
629         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nesting < 0);
630         if (rdtp->dynticks_nesting)
631                 trace_rcu_dyntick(TPS("--="), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
632         else
633                 rcu_eqs_enter_common(rdtp, oldval, true);
634         rcu_sysidle_enter(rdtp, 1);
635         local_irq_restore(flags);
636 }
637
638 /*
639  * rcu_eqs_exit_common - current CPU moving away from extended quiescent state
640  *
641  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter was previously zero,
642  * we really have exited idle, and must do the appropriate accounting.
643  * The caller must have disabled interrupts.
644  */
645 static void rcu_eqs_exit_common(struct rcu_dynticks *rdtp, long long oldval,
646                                int user)
647 {
648         rcu_dynticks_task_exit();
649         smp_mb__before_atomic();  /* Force ordering w/previous sojourn. */
650         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
651         /* CPUs seeing atomic_inc() must see later RCU read-side crit sects */
652         smp_mb__after_atomic();  /* See above. */
653         WARN_ON_ONCE(!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
654         rcu_cleanup_after_idle(smp_processor_id());
655         trace_rcu_dyntick(TPS("End"), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
656         if (!user && !is_idle_task(current)) {
657                 struct task_struct *idle __maybe_unused =
658                         idle_task(smp_processor_id());
659
660                 trace_rcu_dyntick(TPS("Error on exit: not idle task"),
661                                   oldval, rdtp->dynticks_nesting);
662                 ftrace_dump(DUMP_ORIG);
663                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
664                           current->pid, current->comm,
665                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
666         }
667 }
668
669 /*
670  * Exit an RCU extended quiescent state, which can be either the
671  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
672  */
673 static void rcu_eqs_exit(bool user)
674 {
675         struct rcu_dynticks *rdtp;
676         long long oldval;
677
678         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
679         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
680         WARN_ON_ONCE(oldval < 0);
681         if (oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) {
682                 rdtp->dynticks_nesting += DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
683         } else {
684                 rdtp->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
685                 rcu_eqs_exit_common(rdtp, oldval, user);
686         }
687 }
688
689 /**
690  * rcu_idle_exit - inform RCU that current CPU is leaving idle
691  *
692  * Exit idle mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
693  * read-side critical sections can occur.
694  *
695  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to DYNTICK_TASK_NEST to
696  * allow for the possibility of usermode upcalls messing up our count
697  * of interrupt nesting level during the busy period that is just
698  * now starting.
699  */
700 void rcu_idle_exit(void)
701 {
702         unsigned long flags;
703
704         local_irq_save(flags);
705         rcu_eqs_exit(false);
706         rcu_sysidle_exit(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks), 0);
707         local_irq_restore(flags);
708 }
709 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_idle_exit);
710
711 #ifdef CONFIG_RCU_USER_QS
712 /**
713  * rcu_user_exit - inform RCU that we are exiting userspace.
714  *
715  * Exit RCU idle mode while entering the kernel because it can
716  * run a RCU read side critical section anytime.
717  */
718 void rcu_user_exit(void)
719 {
720         rcu_eqs_exit(1);
721 }
722 #endif /* CONFIG_RCU_USER_QS */
723
724 /**
725  * rcu_irq_enter - inform RCU that current CPU is entering irq away from idle
726  *
727  * Enter an interrupt handler, which might possibly result in exiting
728  * idle mode, in other words, entering the mode in which read-side critical
729  * sections can occur.
730  *
731  * Note that the Linux kernel is fully capable of entering an interrupt
732  * handler that it never exits, for example when doing upcalls to
733  * user mode!  This code assumes that the idle loop never does upcalls to
734  * user mode.  If your architecture does do upcalls from the idle loop (or
735  * does anything else that results in unbalanced calls to the irq_enter()
736  * and irq_exit() functions), RCU will give you what you deserve, good
737  * and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
738  *
739  * Use things like work queues to work around this limitation.
740  *
741  * You have been warned.
742  */
743 void rcu_irq_enter(void)
744 {
745         unsigned long flags;
746         struct rcu_dynticks *rdtp;
747         long long oldval;
748
749         local_irq_save(flags);
750         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
751         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
752         rdtp->dynticks_nesting++;
753         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nesting == 0);
754         if (oldval)
755                 trace_rcu_dyntick(TPS("++="), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
756         else
757                 rcu_eqs_exit_common(rdtp, oldval, true);
758         rcu_sysidle_exit(rdtp, 1);
759         local_irq_restore(flags);
760 }
761
762 /**
763  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
764  *
765  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
766  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
767  * RCU grace-period handling know that the CPU is active.
768  */
769 void rcu_nmi_enter(void)
770 {
771         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
772
773         if (rdtp->dynticks_nmi_nesting == 0 &&
774             (atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1))
775                 return;
776         rdtp->dynticks_nmi_nesting++;
777         smp_mb__before_atomic();  /* Force delay from prior write. */
778         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
779         /* CPUs seeing atomic_inc() must see later RCU read-side crit sects */
780         smp_mb__after_atomic();  /* See above. */
781         WARN_ON_ONCE(!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
782 }
783
784 /**
785  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
786  *
787  * If the CPU was idle with dynamic ticks active, and there is no
788  * irq handler running, this updates rdtp->dynticks_nmi to let the
789  * RCU grace-period handling know that the CPU is no longer active.
790  */
791 void rcu_nmi_exit(void)
792 {
793         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
794
795         if (rdtp->dynticks_nmi_nesting == 0 ||
796             --rdtp->dynticks_nmi_nesting != 0)
797                 return;
798         /* CPUs seeing atomic_inc() must see prior RCU read-side crit sects */
799         smp_mb__before_atomic();  /* See above. */
800         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
801         smp_mb__after_atomic();  /* Force delay to next write. */
802         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1);
803 }
804
805 /**
806  * __rcu_is_watching - are RCU read-side critical sections safe?
807  *
808  * Return true if RCU is watching the running CPU, which means that
809  * this CPU can safely enter RCU read-side critical sections.  Unlike
810  * rcu_is_watching(), the caller of __rcu_is_watching() must have at
811  * least disabled preemption.
812  */
813 bool notrace __rcu_is_watching(void)
814 {
815         return atomic_read(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks.dynticks)) & 0x1;
816 }
817
818 /**
819  * rcu_is_watching - see if RCU thinks that the current CPU is idle
820  *
821  * If the current CPU is in its idle loop and is neither in an interrupt
822  * or NMI handler, return true.
823  */
824 bool notrace rcu_is_watching(void)
825 {
826         int ret;
827
828         preempt_disable();
829         ret = __rcu_is_watching();
830         preempt_enable();
831         return ret;
832 }
833 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_is_watching);
834
835 #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
836
837 /*
838  * Is the current CPU online?  Disable preemption to avoid false positives
839  * that could otherwise happen due to the current CPU number being sampled,
840  * this task being preempted, its old CPU being taken offline, resuming
841  * on some other CPU, then determining that its old CPU is now offline.
842  * It is OK to use RCU on an offline processor during initial boot, hence
843  * the check for rcu_scheduler_fully_active.  Note also that it is OK
844  * for a CPU coming online to use RCU for one jiffy prior to marking itself
845  * online in the cpu_online_mask.  Similarly, it is OK for a CPU going
846  * offline to continue to use RCU for one jiffy after marking itself
847  * offline in the cpu_online_mask.  This leniency is necessary given the
848  * non-atomic nature of the online and offline processing, for example,
849  * the fact that a CPU enters the scheduler after completing the CPU_DYING
850  * notifiers.
851  *
852  * This is also why RCU internally marks CPUs online during the
853  * CPU_UP_PREPARE phase and offline during the CPU_DEAD phase.
854  *
855  * Disable checking if in an NMI handler because we cannot safely report
856  * errors from NMI handlers anyway.
857  */
858 bool rcu_lockdep_current_cpu_online(void)
859 {
860         struct rcu_data *rdp;
861         struct rcu_node *rnp;
862         bool ret;
863
864         if (in_nmi())
865                 return true;
866         preempt_disable();
867         rdp = this_cpu_ptr(&rcu_sched_data);
868         rnp = rdp->mynode;
869         ret = (rdp->grpmask & rnp->qsmaskinit) ||
870               !rcu_scheduler_fully_active;
871         preempt_enable();
872         return ret;
873 }
874 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_lockdep_current_cpu_online);
875
876 #endif /* #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU) */
877
878 /**
879  * rcu_is_cpu_rrupt_from_idle - see if idle or immediately interrupted from idle
880  *
881  * If the current CPU is idle or running at a first-level (not nested)
882  * interrupt from idle, return true.  The caller must have at least
883  * disabled preemption.
884  */
885 static int rcu_is_cpu_rrupt_from_idle(void)
886 {
887         return __this_cpu_read(rcu_dynticks.dynticks_nesting) <= 1;
888 }
889
890 /*
891  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
892  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
893  * is in dynticks idle mode, which is an extended quiescent state.
894  */
895 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp,
896                                          bool *isidle, unsigned long *maxj)
897 {
898         rdp->dynticks_snap = atomic_add_return(0, &rdp->dynticks->dynticks);
899         rcu_sysidle_check_cpu(rdp, isidle, maxj);
900         if ((rdp->dynticks_snap & 0x1) == 0) {
901                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("dti"));
902                 return 1;
903         } else {
904                 return 0;
905         }
906 }
907
908 /*
909  * This function really isn't for public consumption, but RCU is special in
910  * that context switches can allow the state machine to make progress.
911  */
912 extern void resched_cpu(int cpu);
913
914 /*
915  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
916  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
917  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
918  * for this same CPU, or by virtue of having been offline.
919  */
920 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp,
921                                     bool *isidle, unsigned long *maxj)
922 {
923         unsigned int curr;
924         int *rcrmp;
925         unsigned int snap;
926
927         curr = (unsigned int)atomic_add_return(0, &rdp->dynticks->dynticks);
928         snap = (unsigned int)rdp->dynticks_snap;
929
930         /*
931          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
932          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
933          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
934          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
935          * read-side critical section that started before the beginning
936          * of the current RCU grace period.
937          */
938         if ((curr & 0x1) == 0 || UINT_CMP_GE(curr, snap + 2)) {
939                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("dti"));
940                 rdp->dynticks_fqs++;
941                 return 1;
942         }
943
944         /*
945          * Check for the CPU being offline, but only if the grace period
946          * is old enough.  We don't need to worry about the CPU changing
947          * state: If we see it offline even once, it has been through a
948          * quiescent state.
949          *
950          * The reason for insisting that the grace period be at least
951          * one jiffy old is that CPUs that are not quite online and that
952          * have just gone offline can still execute RCU read-side critical
953          * sections.
954          */
955         if (ULONG_CMP_GE(rdp->rsp->gp_start + 2, jiffies))
956                 return 0;  /* Grace period is not old enough. */
957         barrier();
958         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
959                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("ofl"));
960                 rdp->offline_fqs++;
961                 return 1;
962         }
963
964         /*
965          * A CPU running for an extended time within the kernel can
966          * delay RCU grace periods.  When the CPU is in NO_HZ_FULL mode,
967          * even context-switching back and forth between a pair of
968          * in-kernel CPU-bound tasks cannot advance grace periods.
969          * So if the grace period is old enough, make the CPU pay attention.
970          * Note that the unsynchronized assignments to the per-CPU
971          * rcu_sched_qs_mask variable are safe.  Yes, setting of
972          * bits can be lost, but they will be set again on the next
973          * force-quiescent-state pass.  So lost bit sets do not result
974          * in incorrect behavior, merely in a grace period lasting
975          * a few jiffies longer than it might otherwise.  Because
976          * there are at most four threads involved, and because the
977          * updates are only once every few jiffies, the probability of
978          * lossage (and thus of slight grace-period extension) is
979          * quite low.
980          *
981          * Note that if the jiffies_till_sched_qs boot/sysfs parameter
982          * is set too high, we override with half of the RCU CPU stall
983          * warning delay.
984          */
985         rcrmp = &per_cpu(rcu_sched_qs_mask, rdp->cpu);
986         if (ULONG_CMP_GE(jiffies,
987                          rdp->rsp->gp_start + jiffies_till_sched_qs) ||
988             ULONG_CMP_GE(jiffies, rdp->rsp->jiffies_resched)) {
989                 if (!(ACCESS_ONCE(*rcrmp) & rdp->rsp->flavor_mask)) {
990                         ACCESS_ONCE(rdp->cond_resched_completed) =
991                                 ACCESS_ONCE(rdp->mynode->completed);
992                         smp_mb(); /* ->cond_resched_completed before *rcrmp. */
993                         ACCESS_ONCE(*rcrmp) =
994                                 ACCESS_ONCE(*rcrmp) + rdp->rsp->flavor_mask;
995                         resched_cpu(rdp->cpu);  /* Force CPU into scheduler. */
996                         rdp->rsp->jiffies_resched += 5; /* Enable beating. */
997                 } else if (ULONG_CMP_GE(jiffies, rdp->rsp->jiffies_resched)) {
998                         /* Time to beat on that CPU again! */
999                         resched_cpu(rdp->cpu);  /* Force CPU into scheduler. */
1000                         rdp->rsp->jiffies_resched += 5; /* Re-enable beating. */
1001                 }
1002         }
1003
1004         return 0;
1005 }
1006
1007 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
1008 {
1009         unsigned long j = jiffies;
1010         unsigned long j1;
1011
1012         rsp->gp_start = j;
1013         smp_wmb(); /* Record start time before stall time. */
1014         j1 = rcu_jiffies_till_stall_check();
1015         ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall) = j + j1;
1016         rsp->jiffies_resched = j + j1 / 2;
1017 }
1018
1019 /*
1020  * Dump stacks of all tasks running on stalled CPUs.
1021  */
1022 static void rcu_dump_cpu_stacks(struct rcu_state *rsp)
1023 {
1024         int cpu;
1025         unsigned long flags;
1026         struct rcu_node *rnp;
1027
1028         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1029                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1030                 if (rnp->qsmask != 0) {
1031                         for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
1032                                 if (rnp->qsmask & (1UL << cpu))
1033                                         dump_cpu_task(rnp->grplo + cpu);
1034                 }
1035                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1036         }
1037 }
1038
1039 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
1040 {
1041         int cpu;
1042         long delta;
1043         unsigned long flags;
1044         int ndetected = 0;
1045         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1046         long totqlen = 0;
1047
1048         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
1049
1050         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1051         delta = jiffies - ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall);
1052         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || !rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1053                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1054                 return;
1055         }
1056         ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall) = jiffies + 3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3;
1057         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1058
1059         /*
1060          * OK, time to rat on our buddy...
1061          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
1062          * RCU CPU stall warnings.
1063          */
1064         pr_err("INFO: %s detected stalls on CPUs/tasks:",
1065                rsp->name);
1066         print_cpu_stall_info_begin();
1067         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1068                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1069                 ndetected += rcu_print_task_stall(rnp);
1070                 if (rnp->qsmask != 0) {
1071                         for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
1072                                 if (rnp->qsmask & (1UL << cpu)) {
1073                                         print_cpu_stall_info(rsp,
1074                                                              rnp->grplo + cpu);
1075                                         ndetected++;
1076                                 }
1077                 }
1078                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1079         }
1080
1081         /*
1082          * Now rat on any tasks that got kicked up to the root rcu_node
1083          * due to CPU offlining.
1084          */
1085         rnp = rcu_get_root(rsp);
1086         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1087         ndetected += rcu_print_task_stall(rnp);
1088         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1089
1090         print_cpu_stall_info_end();
1091         for_each_possible_cpu(cpu)
1092                 totqlen += per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->qlen;
1093         pr_cont("(detected by %d, t=%ld jiffies, g=%ld, c=%ld, q=%lu)\n",
1094                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start),
1095                (long)rsp->gpnum, (long)rsp->completed, totqlen);
1096         if (ndetected == 0)
1097                 pr_err("INFO: Stall ended before state dump start\n");
1098         else
1099                 rcu_dump_cpu_stacks(rsp);
1100
1101         /* Complain about tasks blocking the grace period. */
1102
1103         rcu_print_detail_task_stall(rsp);
1104
1105         force_quiescent_state(rsp);  /* Kick them all. */
1106 }
1107
1108 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
1109 {
1110         int cpu;
1111         unsigned long flags;
1112         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1113         long totqlen = 0;
1114
1115         /*
1116          * OK, time to rat on ourselves...
1117          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
1118          * RCU CPU stall warnings.
1119          */
1120         pr_err("INFO: %s self-detected stall on CPU", rsp->name);
1121         print_cpu_stall_info_begin();
1122         print_cpu_stall_info(rsp, smp_processor_id());
1123         print_cpu_stall_info_end();
1124         for_each_possible_cpu(cpu)
1125                 totqlen += per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->qlen;
1126         pr_cont(" (t=%lu jiffies g=%ld c=%ld q=%lu)\n",
1127                 jiffies - rsp->gp_start,
1128                 (long)rsp->gpnum, (long)rsp->completed, totqlen);
1129         rcu_dump_cpu_stacks(rsp);
1130
1131         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1132         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall)))
1133                 ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall) = jiffies +
1134                                      3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3;
1135         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1136
1137         /*
1138          * Attempt to revive the RCU machinery by forcing a context switch.
1139          *
1140          * A context switch would normally allow the RCU state machine to make
1141          * progress and it could be we're stuck in kernel space without context
1142          * switches for an entirely unreasonable amount of time.
1143          */
1144         resched_cpu(smp_processor_id());
1145 }
1146
1147 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1148 {
1149         unsigned long completed;
1150         unsigned long gpnum;
1151         unsigned long gps;
1152         unsigned long j;
1153         unsigned long js;
1154         struct rcu_node *rnp;
1155
1156         if (rcu_cpu_stall_suppress || !rcu_gp_in_progress(rsp))
1157                 return;
1158         j = jiffies;
1159
1160         /*
1161          * Lots of memory barriers to reject false positives.
1162          *
1163          * The idea is to pick up rsp->gpnum, then rsp->jiffies_stall,
1164          * then rsp->gp_start, and finally rsp->completed.  These values
1165          * are updated in the opposite order with memory barriers (or
1166          * equivalent) during grace-period initialization and cleanup.
1167          * Now, a false positive can occur if we get an new value of
1168          * rsp->gp_start and a old value of rsp->jiffies_stall.  But given
1169          * the memory barriers, the only way that this can happen is if one
1170          * grace period ends and another starts between these two fetches.
1171          * Detect this by comparing rsp->completed with the previous fetch
1172          * from rsp->gpnum.
1173          *
1174          * Given this check, comparisons of jiffies, rsp->jiffies_stall,
1175          * and rsp->gp_start suffice to forestall false positives.
1176          */
1177         gpnum = ACCESS_ONCE(rsp->gpnum);
1178         smp_rmb(); /* Pick up ->gpnum first... */
1179         js = ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall);
1180         smp_rmb(); /* ...then ->jiffies_stall before the rest... */
1181         gps = ACCESS_ONCE(rsp->gp_start);
1182         smp_rmb(); /* ...and finally ->gp_start before ->completed. */
1183         completed = ACCESS_ONCE(rsp->completed);
1184         if (ULONG_CMP_GE(completed, gpnum) ||
1185             ULONG_CMP_LT(j, js) ||
1186             ULONG_CMP_GE(gps, js))
1187                 return; /* No stall or GP completed since entering function. */
1188         rnp = rdp->mynode;
1189         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1190             (ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) & rdp->grpmask)) {
1191
1192                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
1193                 print_cpu_stall(rsp);
1194
1195         } else if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1196                    ULONG_CMP_GE(j, js + RCU_STALL_RAT_DELAY)) {
1197
1198                 /* They had a few time units to dump stack, so complain. */
1199                 print_other_cpu_stall(rsp);
1200         }
1201 }
1202
1203 /**
1204  * rcu_cpu_stall_reset - prevent further stall warnings in current grace period
1205  *
1206  * Set the stall-warning timeout way off into the future, thus preventing
1207  * any RCU CPU stall-warning messages from appearing in the current set of
1208  * RCU grace periods.
1209  *
1210  * The caller must disable hard irqs.
1211  */
1212 void rcu_cpu_stall_reset(void)
1213 {
1214         struct rcu_state *rsp;
1215
1216         for_each_rcu_flavor(rsp)
1217                 ACCESS_ONCE(rsp->jiffies_stall) = jiffies + ULONG_MAX / 2;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Initialize the specified rcu_data structure's callback list to empty.
1222  */
1223 static void init_callback_list(struct rcu_data *rdp)
1224 {
1225         int i;
1226
1227         if (init_nocb_callback_list(rdp))
1228                 return;
1229         rdp->nxtlist = NULL;
1230         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1231                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Determine the value that ->completed will have at the end of the
1236  * next subsequent grace period.  This is used to tag callbacks so that
1237  * a CPU can invoke callbacks in a timely fashion even if that CPU has
1238  * been dyntick-idle for an extended period with callbacks under the
1239  * influence of RCU_FAST_NO_HZ.
1240  *
1241  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1242  */
1243 static unsigned long rcu_cbs_completed(struct rcu_state *rsp,
1244                                        struct rcu_node *rnp)
1245 {
1246         /*
1247          * If RCU is idle, we just wait for the next grace period.
1248          * But we can only be sure that RCU is idle if we are looking
1249          * at the root rcu_node structure -- otherwise, a new grace
1250          * period might have started, but just not yet gotten around
1251          * to initializing the current non-root rcu_node structure.
1252          */
1253         if (rcu_get_root(rsp) == rnp && rnp->gpnum == rnp->completed)
1254                 return rnp->completed + 1;
1255
1256         /*
1257          * Otherwise, wait for a possible partial grace period and
1258          * then the subsequent full grace period.
1259          */
1260         return rnp->completed + 2;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * Trace-event helper function for rcu_start_future_gp() and
1265  * rcu_nocb_wait_gp().
1266  */
1267 static void trace_rcu_future_gp(struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp,
1268                                 unsigned long c, const char *s)
1269 {
1270         trace_rcu_future_grace_period(rdp->rsp->name, rnp->gpnum,
1271                                       rnp->completed, c, rnp->level,
1272                                       rnp->grplo, rnp->grphi, s);
1273 }
1274
1275 /*
1276  * Start some future grace period, as needed to handle newly arrived
1277  * callbacks.  The required future grace periods are recorded in each
1278  * rcu_node structure's ->need_future_gp field.  Returns true if there
1279  * is reason to awaken the grace-period kthread.
1280  *
1281  * The caller must hold the specified rcu_node structure's ->lock.
1282  */
1283 static bool __maybe_unused
1284 rcu_start_future_gp(struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp,
1285                     unsigned long *c_out)
1286 {
1287         unsigned long c;
1288         int i;
1289         bool ret = false;
1290         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rdp->rsp);
1291
1292         /*
1293          * Pick up grace-period number for new callbacks.  If this
1294          * grace period is already marked as needed, return to the caller.
1295          */
1296         c = rcu_cbs_completed(rdp->rsp, rnp);
1297         trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startleaf"));
1298         if (rnp->need_future_gp[c & 0x1]) {
1299                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Prestartleaf"));
1300                 goto out;
1301         }
1302
1303         /*
1304          * If either this rcu_node structure or the root rcu_node structure
1305          * believe that a grace period is in progress, then we must wait
1306          * for the one following, which is in "c".  Because our request
1307          * will be noticed at the end of the current grace period, we don't
1308          * need to explicitly start one.  We only do the lockless check
1309          * of rnp_root's fields if the current rcu_node structure thinks
1310          * there is no grace period in flight, and because we hold rnp->lock,
1311          * the only possible change is when rnp_root's two fields are
1312          * equal, in which case rnp_root->gpnum might be concurrently
1313          * incremented.  But that is OK, as it will just result in our
1314          * doing some extra useless work.
1315          */
1316         if (rnp->gpnum != rnp->completed ||
1317             ACCESS_ONCE(rnp_root->gpnum) != ACCESS_ONCE(rnp_root->completed)) {
1318                 rnp->need_future_gp[c & 0x1]++;
1319                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedleaf"));
1320                 goto out;
1321         }
1322
1323         /*
1324          * There might be no grace period in progress.  If we don't already
1325          * hold it, acquire the root rcu_node structure's lock in order to
1326          * start one (if needed).
1327          */
1328         if (rnp != rnp_root) {
1329                 raw_spin_lock(&rnp_root->lock);
1330                 smp_mb__after_unlock_lock();
1331         }
1332
1333         /*
1334          * Get a new grace-period number.  If there really is no grace
1335          * period in progress, it will be smaller than the one we obtained
1336          * earlier.  Adjust callbacks as needed.  Note that even no-CBs
1337          * CPUs have a ->nxtcompleted[] array, so no no-CBs checks needed.
1338          */
1339         c = rcu_cbs_completed(rdp->rsp, rnp_root);
1340         for (i = RCU_DONE_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++)
1341                 if (ULONG_CMP_LT(c, rdp->nxtcompleted[i]))
1342                         rdp->nxtcompleted[i] = c;
1343
1344         /*
1345          * If the needed for the required grace period is already
1346          * recorded, trace and leave.
1347          */
1348         if (rnp_root->need_future_gp[c & 0x1]) {
1349                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Prestartedroot"));
1350                 goto unlock_out;
1351         }
1352
1353         /* Record the need for the future grace period. */
1354         rnp_root->need_future_gp[c & 0x1]++;
1355
1356         /* If a grace period is not already in progress, start one. */
1357         if (rnp_root->gpnum != rnp_root->completed) {
1358                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedleafroot"));
1359         } else {
1360                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedroot"));
1361                 ret = rcu_start_gp_advanced(rdp->rsp, rnp_root, rdp);
1362         }
1363 unlock_out:
1364         if (rnp != rnp_root)
1365                 raw_spin_unlock(&rnp_root->lock);
1366 out:
1367         if (c_out != NULL)
1368                 *c_out = c;
1369         return ret;
1370 }
1371
1372 /*
1373  * Clean up any old requests for the just-ended grace period.  Also return
1374  * whether any additional grace periods have been requested.  Also invoke
1375  * rcu_nocb_gp_cleanup() in order to wake up any no-callbacks kthreads
1376  * waiting for this grace period to complete.
1377  */
1378 static int rcu_future_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp)
1379 {
1380         int c = rnp->completed;
1381         int needmore;
1382         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1383
1384         rcu_nocb_gp_cleanup(rsp, rnp);
1385         rnp->need_future_gp[c & 0x1] = 0;
1386         needmore = rnp->need_future_gp[(c + 1) & 0x1];
1387         trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c,
1388                             needmore ? TPS("CleanupMore") : TPS("Cleanup"));
1389         return needmore;
1390 }
1391
1392 /*
1393  * Awaken the grace-period kthread for the specified flavor of RCU.
1394  * Don't do a self-awaken, and don't bother awakening when there is
1395  * nothing for the grace-period kthread to do (as in several CPUs
1396  * raced to awaken, and we lost), and finally don't try to awaken
1397  * a kthread that has not yet been created.
1398  */
1399 static void rcu_gp_kthread_wake(struct rcu_state *rsp)
1400 {
1401         if (current == rsp->gp_kthread ||
1402             !ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) ||
1403             !rsp->gp_kthread)
1404                 return;
1405         wake_up(&rsp->gp_wq);
1406 }
1407
1408 /*
1409  * If there is room, assign a ->completed number to any callbacks on
1410  * this CPU that have not already been assigned.  Also accelerate any
1411  * callbacks that were previously assigned a ->completed number that has
1412  * since proven to be too conservative, which can happen if callbacks get
1413  * assigned a ->completed number while RCU is idle, but with reference to
1414  * a non-root rcu_node structure.  This function is idempotent, so it does
1415  * not hurt to call it repeatedly.  Returns an flag saying that we should
1416  * awaken the RCU grace-period kthread.
1417  *
1418  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1419  */
1420 static bool rcu_accelerate_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1421                                struct rcu_data *rdp)
1422 {
1423         unsigned long c;
1424         int i;
1425         bool ret;
1426
1427         /* If the CPU has no callbacks, nothing to do. */
1428         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] || !*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1429                 return false;
1430
1431         /*
1432          * Starting from the sublist containing the callbacks most
1433          * recently assigned a ->completed number and working down, find the
1434          * first sublist that is not assignable to an upcoming grace period.
1435          * Such a sublist has something in it (first two tests) and has
1436          * a ->completed number assigned that will complete sooner than
1437          * the ->completed number for newly arrived callbacks (last test).
1438          *
1439          * The key point is that any later sublist can be assigned the
1440          * same ->completed number as the newly arrived callbacks, which
1441          * means that the callbacks in any of these later sublist can be
1442          * grouped into a single sublist, whether or not they have already
1443          * been assigned a ->completed number.
1444          */
1445         c = rcu_cbs_completed(rsp, rnp);
1446         for (i = RCU_NEXT_TAIL - 1; i > RCU_DONE_TAIL; i--)
1447                 if (rdp->nxttail[i] != rdp->nxttail[i - 1] &&
1448                     !ULONG_CMP_GE(rdp->nxtcompleted[i], c))
1449                         break;
1450
1451         /*
1452          * If there are no sublist for unassigned callbacks, leave.
1453          * At the same time, advance "i" one sublist, so that "i" will
1454          * index into the sublist where all the remaining callbacks should
1455          * be grouped into.
1456          */
1457         if (++i >= RCU_NEXT_TAIL)
1458                 return false;
1459
1460         /*
1461          * Assign all subsequent callbacks' ->completed number to the next
1462          * full grace period and group them all in the sublist initially
1463          * indexed by "i".
1464          */
1465         for (; i <= RCU_NEXT_TAIL; i++) {
1466                 rdp->nxttail[i] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
1467                 rdp->nxtcompleted[i] = c;
1468         }
1469         /* Record any needed additional grace periods. */
1470         ret = rcu_start_future_gp(rnp, rdp, NULL);
1471
1472         /* Trace depending on how much we were able to accelerate. */
1473         if (!*rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL])
1474                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("AccWaitCB"));
1475         else
1476                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("AccReadyCB"));
1477         return ret;
1478 }
1479
1480 /*
1481  * Move any callbacks whose grace period has completed to the
1482  * RCU_DONE_TAIL sublist, then compact the remaining sublists and
1483  * assign ->completed numbers to any callbacks in the RCU_NEXT_TAIL
1484  * sublist.  This function is idempotent, so it does not hurt to
1485  * invoke it repeatedly.  As long as it is not invoked -too- often...
1486  * Returns true if the RCU grace-period kthread needs to be awakened.
1487  *
1488  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1489  */
1490 static bool rcu_advance_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1491                             struct rcu_data *rdp)
1492 {
1493         int i, j;
1494
1495         /* If the CPU has no callbacks, nothing to do. */
1496         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] || !*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1497                 return false;
1498
1499         /*
1500          * Find all callbacks whose ->completed numbers indicate that they
1501          * are ready to invoke, and put them into the RCU_DONE_TAIL sublist.
1502          */
1503         for (i = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++) {
1504                 if (ULONG_CMP_LT(rnp->completed, rdp->nxtcompleted[i]))
1505                         break;
1506                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[i];
1507         }
1508         /* Clean up any sublist tail pointers that were misordered above. */
1509         for (j = RCU_WAIT_TAIL; j < i; j++)
1510                 rdp->nxttail[j] = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1511
1512         /* Copy down callbacks to fill in empty sublists. */
1513         for (j = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++, j++) {
1514                 if (rdp->nxttail[j] == rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL])
1515                         break;
1516                 rdp->nxttail[j] = rdp->nxttail[i];
1517                 rdp->nxtcompleted[j] = rdp->nxtcompleted[i];
1518         }
1519
1520         /* Classify any remaining callbacks. */
1521         return rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1522 }
1523
1524 /*
1525  * Update CPU-local rcu_data state to record the beginnings and ends of
1526  * grace periods.  The caller must hold the ->lock of the leaf rcu_node
1527  * structure corresponding to the current CPU, and must have irqs disabled.
1528  * Returns true if the grace-period kthread needs to be awakened.
1529  */
1530 static bool __note_gp_changes(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1531                               struct rcu_data *rdp)
1532 {
1533         bool ret;
1534
1535         /* Handle the ends of any preceding grace periods first. */
1536         if (rdp->completed == rnp->completed) {
1537
1538                 /* No grace period end, so just accelerate recent callbacks. */
1539                 ret = rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1540
1541         } else {
1542
1543                 /* Advance callbacks. */
1544                 ret = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp);
1545
1546                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
1547                 rdp->completed = rnp->completed;
1548                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpuend"));
1549         }
1550
1551         if (rdp->gpnum != rnp->gpnum) {
1552                 /*
1553                  * If the current grace period is waiting for this CPU,
1554                  * set up to detect a quiescent state, otherwise don't
1555                  * go looking for one.
1556                  */
1557                 rdp->gpnum = rnp->gpnum;
1558                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpustart"));
1559                 rdp->passed_quiesce = 0;
1560                 rdp->qs_pending = !!(rnp->qsmask & rdp->grpmask);
1561                 zero_cpu_stall_ticks(rdp);
1562         }
1563         return ret;
1564 }
1565
1566 static void note_gp_changes(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1567 {
1568         unsigned long flags;
1569         bool needwake;
1570         struct rcu_node *rnp;
1571
1572         local_irq_save(flags);
1573         rnp = rdp->mynode;
1574         if ((rdp->gpnum == ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) &&
1575              rdp->completed == ACCESS_ONCE(rnp->completed)) || /* w/out lock. */
1576             !raw_spin_trylock(&rnp->lock)) { /* irqs already off, so later. */
1577                 local_irq_restore(flags);
1578                 return;
1579         }
1580         smp_mb__after_unlock_lock();
1581         needwake = __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
1582         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1583         if (needwake)
1584                 rcu_gp_kthread_wake(rsp);
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Initialize a new grace period.  Return 0 if no grace period required.
1589  */
1590 static int rcu_gp_init(struct rcu_state *rsp)
1591 {
1592         struct rcu_data *rdp;
1593         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1594
1595         rcu_bind_gp_kthread();
1596         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1597         smp_mb__after_unlock_lock();
1598         if (!ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags)) {
1599                 /* Spurious wakeup, tell caller to go back to sleep.  */
1600                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1601                 return 0;
1602         }
1603         ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) = 0; /* Clear all flags: New grace period. */
1604
1605         if (WARN_ON_ONCE(rcu_gp_in_progress(rsp))) {
1606                 /*
1607                  * Grace period already in progress, don't start another.
1608                  * Not supposed to be able to happen.
1609                  */
1610                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1611                 return 0;
1612         }
1613
1614         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
1615         record_gp_stall_check_time(rsp);
1616         /* Record GP times before starting GP, hence smp_store_release(). */
1617         smp_store_release(&rsp->gpnum, rsp->gpnum + 1);
1618         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->gpnum, TPS("start"));
1619         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1620
1621         /* Exclude any concurrent CPU-hotplug operations. */
1622         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
1623         smp_mb__after_unlock_lock(); /* ->gpnum increment before GP! */
1624
1625         /*
1626          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
1627          * structures for all currently online CPUs in breadth-first order,
1628          * starting from the root rcu_node structure, relying on the layout
1629          * of the tree within the rsp->node[] array.  Note that other CPUs
1630          * will access only the leaves of the hierarchy, thus seeing that no
1631          * grace period is in progress, at least until the corresponding
1632          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
1633          * CPU-hotplug operations.
1634          *
1635          * The grace period cannot complete until the initialization
1636          * process finishes, because this kthread handles both.
1637          */
1638         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
1639                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1640                 smp_mb__after_unlock_lock();
1641                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1642                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
1643                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
1644                 ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) = rsp->gpnum;
1645                 WARN_ON_ONCE(rnp->completed != rsp->completed);
1646                 ACCESS_ONCE(rnp->completed) = rsp->completed;
1647                 if (rnp == rdp->mynode)
1648                         (void)__note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
1649                 rcu_preempt_boost_start_gp(rnp);
1650                 trace_rcu_grace_period_init(rsp->name, rnp->gpnum,
1651                                             rnp->level, rnp->grplo,
1652                                             rnp->grphi, rnp->qsmask);
1653                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1654                 cond_resched_rcu_qs();
1655         }
1656
1657         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
1658         return 1;
1659 }
1660
1661 /*
1662  * Do one round of quiescent-state forcing.
1663  */
1664 static int rcu_gp_fqs(struct rcu_state *rsp, int fqs_state_in)
1665 {
1666         int fqs_state = fqs_state_in;
1667         bool isidle = false;
1668         unsigned long maxj;
1669         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1670
1671         rsp->n_force_qs++;
1672         if (fqs_state == RCU_SAVE_DYNTICK) {
1673                 /* Collect dyntick-idle snapshots. */
1674                 if (is_sysidle_rcu_state(rsp)) {
1675                         isidle = 1;
1676                         maxj = jiffies - ULONG_MAX / 4;
1677                 }
1678                 force_qs_rnp(rsp, dyntick_save_progress_counter,
1679                              &isidle, &maxj);
1680                 rcu_sysidle_report_gp(rsp, isidle, maxj);
1681                 fqs_state = RCU_FORCE_QS;
1682         } else {
1683                 /* Handle dyntick-idle and offline CPUs. */
1684                 isidle = 0;
1685                 force_qs_rnp(rsp, rcu_implicit_dynticks_qs, &isidle, &maxj);
1686         }
1687         /* Clear flag to prevent immediate re-entry. */
1688         if (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
1689                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1690                 smp_mb__after_unlock_lock();
1691                 ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) &= ~RCU_GP_FLAG_FQS;
1692                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1693         }
1694         return fqs_state;
1695 }
1696
1697 /*
1698  * Clean up after the old grace period.
1699  */
1700 static void rcu_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp)
1701 {
1702         unsigned long gp_duration;
1703         bool needgp = false;
1704         int nocb = 0;
1705         struct rcu_data *rdp;
1706         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1707
1708         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1709         smp_mb__after_unlock_lock();
1710         gp_duration = jiffies - rsp->gp_start;
1711         if (gp_duration > rsp->gp_max)
1712                 rsp->gp_max = gp_duration;
1713
1714         /*
1715          * We know the grace period is complete, but to everyone else
1716          * it appears to still be ongoing.  But it is also the case
1717          * that to everyone else it looks like there is nothing that
1718          * they can do to advance the grace period.  It is therefore
1719          * safe for us to drop the lock in order to mark the grace
1720          * period as completed in all of the rcu_node structures.
1721          */
1722         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1723
1724         /*
1725          * Propagate new ->completed value to rcu_node structures so
1726          * that other CPUs don't have to wait until the start of the next
1727          * grace period to process their callbacks.  This also avoids
1728          * some nasty RCU grace-period initialization races by forcing
1729          * the end of the current grace period to be completely recorded in
1730          * all of the rcu_node structures before the beginning of the next
1731          * grace period is recorded in any of the rcu_node structures.
1732          */
1733         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
1734                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1735                 smp_mb__after_unlock_lock();
1736                 ACCESS_ONCE(rnp->completed) = rsp->gpnum;
1737                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1738                 if (rnp == rdp->mynode)
1739                         needgp = __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp) || needgp;
1740                 /* smp_mb() provided by prior unlock-lock pair. */
1741                 nocb += rcu_future_gp_cleanup(rsp, rnp);
1742                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1743                 cond_resched_rcu_qs();
1744         }
1745         rnp = rcu_get_root(rsp);
1746         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1747         smp_mb__after_unlock_lock(); /* Order GP before ->completed update. */
1748         rcu_nocb_gp_set(rnp, nocb);
1749
1750         /* Declare grace period done. */
1751         ACCESS_ONCE(rsp->completed) = rsp->gpnum;
1752         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->completed, TPS("end"));
1753         rsp->fqs_state = RCU_GP_IDLE;
1754         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1755         /* Advance CBs to reduce false positives below. */
1756         needgp = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp) || needgp;
1757         if (needgp || cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1758                 ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) = RCU_GP_FLAG_INIT;
1759                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1760                                        ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1761                                        TPS("newreq"));
1762         }
1763         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Body of kthread that handles grace periods.
1768  */
1769 static int __noreturn rcu_gp_kthread(void *arg)
1770 {
1771         int fqs_state;
1772         int gf;
1773         unsigned long j;
1774         int ret;
1775         struct rcu_state *rsp = arg;
1776         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1777
1778         for (;;) {
1779
1780                 /* Handle grace-period start. */
1781                 for (;;) {
1782                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1783                                                ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1784                                                TPS("reqwait"));
1785                         rsp->gp_state = RCU_GP_WAIT_GPS;
1786                         wait_event_interruptible(rsp->gp_wq,
1787                                                  ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) &
1788                                                  RCU_GP_FLAG_INIT);
1789                         /* Locking provides needed memory barrier. */
1790                         if (rcu_gp_init(rsp))
1791                                 break;
1792                         cond_resched_rcu_qs();
1793                         flush_signals(current);
1794                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1795                                                ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1796                                                TPS("reqwaitsig"));
1797                 }
1798
1799                 /* Handle quiescent-state forcing. */
1800                 fqs_state = RCU_SAVE_DYNTICK;
1801                 j = jiffies_till_first_fqs;
1802                 if (j > HZ) {
1803                         j = HZ;
1804                         jiffies_till_first_fqs = HZ;
1805                 }
1806                 ret = 0;
1807                 for (;;) {
1808                         if (!ret)
1809                                 rsp->jiffies_force_qs = jiffies + j;
1810                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1811                                                ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1812                                                TPS("fqswait"));
1813                         rsp->gp_state = RCU_GP_WAIT_FQS;
1814                         ret = wait_event_interruptible_timeout(rsp->gp_wq,
1815                                         ((gf = ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags)) &
1816                                          RCU_GP_FLAG_FQS) ||
1817                                         (!ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) &&
1818                                          !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)),
1819                                         j);
1820                         /* Locking provides needed memory barriers. */
1821                         /* If grace period done, leave loop. */
1822                         if (!ACCESS_ONCE(rnp->qsmask) &&
1823                             !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp))
1824                                 break;
1825                         /* If time for quiescent-state forcing, do it. */
1826                         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, rsp->jiffies_force_qs) ||
1827                             (gf & RCU_GP_FLAG_FQS)) {
1828                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1829                                                        ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1830                                                        TPS("fqsstart"));
1831                                 fqs_state = rcu_gp_fqs(rsp, fqs_state);
1832                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1833                                                        ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1834                                                        TPS("fqsend"));
1835                                 cond_resched_rcu_qs();
1836                         } else {
1837                                 /* Deal with stray signal. */
1838                                 cond_resched_rcu_qs();
1839                                 flush_signals(current);
1840                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
1841                                                        ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1842                                                        TPS("fqswaitsig"));
1843                         }
1844                         j = jiffies_till_next_fqs;
1845                         if (j > HZ) {
1846                                 j = HZ;
1847                                 jiffies_till_next_fqs = HZ;
1848                         } else if (j < 1) {
1849                                 j = 1;
1850                                 jiffies_till_next_fqs = 1;
1851                         }
1852                 }
1853
1854                 /* Handle grace-period end. */
1855                 rcu_gp_cleanup(rsp);
1856         }
1857 }
1858
1859 /*
1860  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
1861  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
1862  * the root node's ->lock and hard irqs must be disabled.
1863  *
1864  * Note that it is legal for a dying CPU (which is marked as offline) to
1865  * invoke this function.  This can happen when the dying CPU reports its
1866  * quiescent state.
1867  *
1868  * Returns true if the grace-period kthread must be awakened.
1869  */
1870 static bool
1871 rcu_start_gp_advanced(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1872                       struct rcu_data *rdp)
1873 {
1874         if (!rsp->gp_kthread || !cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
1875                 /*
1876                  * Either we have not yet spawned the grace-period
1877                  * task, this CPU does not need another grace period,
1878                  * or a grace period is already in progress.
1879                  * Either way, don't start a new grace period.
1880                  */
1881                 return false;
1882         }
1883         ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) = RCU_GP_FLAG_INIT;
1884         trace_rcu_grace_period(rsp->name, ACCESS_ONCE(rsp->gpnum),
1885                                TPS("newreq"));
1886
1887         /*
1888          * We can't do wakeups while holding the rnp->lock, as that
1889          * could cause possible deadlocks with the rq->lock. Defer
1890          * the wakeup to our caller.
1891          */
1892         return true;
1893 }
1894
1895 /*
1896  * Similar to rcu_start_gp_advanced(), but also advance the calling CPU's
1897  * callbacks.  Note that rcu_start_gp_advanced() cannot do this because it
1898  * is invoked indirectly from rcu_advance_cbs(), which would result in
1899  * endless recursion -- or would do so if it wasn't for the self-deadlock
1900  * that is encountered beforehand.
1901  *
1902  * Returns true if the grace-period kthread needs to be awakened.
1903  */
1904 static bool rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp)
1905 {
1906         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1907         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1908         bool ret = false;
1909
1910         /*
1911          * If there is no grace period in progress right now, any
1912          * callbacks we have up to this point will be satisfied by the
1913          * next grace period.  Also, advancing the callbacks reduces the
1914          * probability of false positives from cpu_needs_another_gp()
1915          * resulting in pointless grace periods.  So, advance callbacks
1916          * then start the grace period!
1917          */
1918         ret = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp) || ret;
1919         ret = rcu_start_gp_advanced(rsp, rnp, rdp) || ret;
1920         return ret;
1921 }
1922
1923 /*
1924  * Report a full set of quiescent states to the specified rcu_state
1925  * data structure.  This involves cleaning up after the prior grace
1926  * period and letting rcu_start_gp() start up the next grace period
1927  * if one is needed.  Note that the caller must hold rnp->lock, which
1928  * is released before return.
1929  */
1930 static void rcu_report_qs_rsp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
1931         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
1932 {
1933         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
1934         raw_spin_unlock_irqrestore(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
1935         wake_up(&rsp->gp_wq);  /* Memory barrier implied by wake_up() path. */
1936 }
1937
1938 /*
1939  * Similar to rcu_report_qs_rdp(), for which it is a helper function.
1940  * Allows quiescent states for a group of CPUs to be reported at one go
1941  * to the specified rcu_node structure, though all the CPUs in the group
1942  * must be represented by the same rcu_node structure (which need not be
1943  * a leaf rcu_node structure, though it often will be).  That structure's
1944  * lock must be held upon entry, and it is released before return.
1945  */
1946 static void
1947 rcu_report_qs_rnp(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp,
1948                   struct rcu_node *rnp, unsigned long flags)
1949         __releases(rnp->lock)
1950 {
1951         struct rcu_node *rnp_c;
1952
1953         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
1954         for (;;) {
1955                 if (!(rnp->qsmask & mask)) {
1956
1957                         /* Our bit has already been cleared, so done. */
1958                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1959                         return;
1960                 }
1961                 rnp->qsmask &= ~mask;
1962                 trace_rcu_quiescent_state_report(rsp->name, rnp->gpnum,
1963                                                  mask, rnp->qsmask, rnp->level,
1964                                                  rnp->grplo, rnp->grphi,
1965                                                  !!rnp->gp_tasks);
1966                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
1967
1968                         /* Other bits still set at this level, so done. */
1969                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1970                         return;
1971                 }
1972                 mask = rnp->grpmask;
1973                 if (rnp->parent == NULL) {
1974
1975                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
1976
1977                         break;
1978                 }
1979                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1980                 rnp_c = rnp;
1981                 rnp = rnp->parent;
1982                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1983                 smp_mb__after_unlock_lock();
1984                 WARN_ON_ONCE(rnp_c->qsmask);
1985         }
1986
1987         /*
1988          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
1989          * state for this grace period.  Invoke rcu_report_qs_rsp()
1990          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
1991          */
1992         rcu_report_qs_rsp(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
1993 }
1994
1995 /*
1996  * Record a quiescent state for the specified CPU to that CPU's rcu_data
1997  * structure.  This must be either called from the specified CPU, or
1998  * called when the specified CPU is known to be offline (and when it is
1999  * also known that no other CPU is concurrently trying to help the offline
2000  * CPU).  The lastcomp argument is used to make sure we are still in the
2001  * grace period of interest.  We don't want to end the current grace period
2002  * based on quiescent states detected in an earlier grace period!
2003  */
2004 static void
2005 rcu_report_qs_rdp(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2006 {
2007         unsigned long flags;
2008         unsigned long mask;
2009         bool needwake;
2010         struct rcu_node *rnp;
2011
2012         rnp = rdp->mynode;
2013         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2014         smp_mb__after_unlock_lock();
2015         if (rdp->passed_quiesce == 0 || rdp->gpnum != rnp->gpnum ||
2016             rnp->completed == rnp->gpnum) {
2017
2018                 /*
2019                  * The grace period in which this quiescent state was
2020                  * recorded has ended, so don't report it upwards.
2021                  * We will instead need a new quiescent state that lies
2022                  * within the current grace period.
2023                  */
2024                 rdp->passed_quiesce = 0;        /* need qs for new gp. */
2025                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2026                 return;
2027         }
2028         mask = rdp->grpmask;
2029         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
2030                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2031         } else {
2032                 rdp->qs_pending = 0;
2033
2034                 /*
2035                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
2036                  * callbacks can be processed during the next GP.
2037                  */
2038                 needwake = rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
2039
2040                 rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, flags); /* rlses rnp->lock */
2041                 if (needwake)
2042                         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2043         }
2044 }
2045
2046 /*
2047  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
2048  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
2049  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
2050  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
2051  */
2052 static void
2053 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2054 {
2055         /* Check for grace-period ends and beginnings. */
2056         note_gp_changes(rsp, rdp);
2057
2058         /*
2059          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
2060          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
2061          */
2062         if (!rdp->qs_pending)
2063                 return;
2064
2065         /*
2066          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
2067          * period? If no, then exit and wait for the next call.
2068          */
2069         if (!rdp->passed_quiesce)
2070                 return;
2071
2072         /*
2073          * Tell RCU we are done (but rcu_report_qs_rdp() will be the
2074          * judge of that).
2075          */
2076         rcu_report_qs_rdp(rdp->cpu, rsp, rdp);
2077 }
2078
2079 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2080
2081 /*
2082  * Send the specified CPU's RCU callbacks to the orphanage.  The
2083  * specified CPU must be offline, and the caller must hold the
2084  * ->orphan_lock.
2085  */
2086 static void
2087 rcu_send_cbs_to_orphanage(int cpu, struct rcu_state *rsp,
2088                           struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
2089 {
2090         /* No-CBs CPUs do not have orphanable callbacks. */
2091         if (rcu_is_nocb_cpu(rdp->cpu))
2092                 return;
2093
2094         /*
2095          * Orphan the callbacks.  First adjust the counts.  This is safe
2096          * because _rcu_barrier() excludes CPU-hotplug operations, so it
2097          * cannot be running now.  Thus no memory barrier is required.
2098          */
2099         if (rdp->nxtlist != NULL) {
2100                 rsp->qlen_lazy += rdp->qlen_lazy;
2101                 rsp->qlen += rdp->qlen;
2102                 rdp->n_cbs_orphaned += rdp->qlen;
2103                 rdp->qlen_lazy = 0;
2104                 ACCESS_ONCE(rdp->qlen) = 0;
2105         }
2106
2107         /*
2108          * Next, move those callbacks still needing a grace period to
2109          * the orphanage, where some other CPU will pick them up.
2110          * Some of the callbacks might have gone partway through a grace
2111          * period, but that is too bad.  They get to start over because we
2112          * cannot assume that grace periods are synchronized across CPUs.
2113          * We don't bother updating the ->nxttail[] array yet, instead
2114          * we just reset the whole thing later on.
2115          */
2116         if (*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != NULL) {
2117                 *rsp->orphan_nxttail = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2118                 rsp->orphan_nxttail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
2119                 *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
2120         }
2121
2122         /*
2123          * Then move the ready-to-invoke callbacks to the orphanage,
2124          * where some other CPU will pick them up.  These will not be
2125          * required to pass though another grace period: They are done.
2126          */
2127         if (rdp->nxtlist != NULL) {
2128                 *rsp->orphan_donetail = rdp->nxtlist;
2129                 rsp->orphan_donetail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2130         }
2131
2132         /* Finally, initialize the rcu_data structure's list to empty.  */
2133         init_callback_list(rdp);
2134 }
2135
2136 /*
2137  * Adopt the RCU callbacks from the specified rcu_state structure's
2138  * orphanage.  The caller must hold the ->orphan_lock.
2139  */
2140 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
2141 {
2142         int i;
2143         struct rcu_data *rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
2144
2145         /* No-CBs CPUs are handled specially. */
2146         if (rcu_nocb_adopt_orphan_cbs(rsp, rdp, flags))
2147                 return;
2148
2149         /* Do the accounting first. */
2150         rdp->qlen_lazy += rsp->qlen_lazy;
2151         rdp->qlen += rsp->qlen;
2152         rdp->n_cbs_adopted += rsp->qlen;
2153         if (rsp->qlen_lazy != rsp->qlen)
2154                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
2155         rsp->qlen_lazy = 0;
2156         rsp->qlen = 0;
2157
2158         /*
2159          * We do not need a memory barrier here because the only way we
2160          * can get here if there is an rcu_barrier() in flight is if
2161          * we are the task doing the rcu_barrier().
2162          */
2163
2164         /* First adopt the ready-to-invoke callbacks. */
2165         if (rsp->orphan_donelist != NULL) {
2166                 *rsp->orphan_donetail = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2167                 *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rsp->orphan_donelist;
2168                 for (i = RCU_NEXT_SIZE - 1; i >= RCU_DONE_TAIL; i--)
2169                         if (rdp->nxttail[i] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
2170                                 rdp->nxttail[i] = rsp->orphan_donetail;
2171                 rsp->orphan_donelist = NULL;
2172                 rsp->orphan_donetail = &rsp->orphan_donelist;
2173         }
2174
2175         /* And then adopt the callbacks that still need a grace period. */
2176         if (rsp->orphan_nxtlist != NULL) {
2177                 *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_nxtlist;
2178                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_nxttail;
2179                 rsp->orphan_nxtlist = NULL;
2180                 rsp->orphan_nxttail = &rsp->orphan_nxtlist;
2181         }
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Trace the fact that this CPU is going offline.
2186  */
2187 static void rcu_cleanup_dying_cpu(struct rcu_state *rsp)
2188 {
2189         RCU_TRACE(unsigned long mask);
2190         RCU_TRACE(struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda));
2191         RCU_TRACE(struct rcu_node *rnp = rdp->mynode);
2192
2193         RCU_TRACE(mask = rdp->grpmask);
2194         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2195                                rnp->gpnum + 1 - !!(rnp->qsmask & mask),
2196                                TPS("cpuofl"));
2197 }
2198
2199 /*
2200  * The CPU has been completely removed, and some other CPU is reporting
2201  * this fact from process context.  Do the remainder of the cleanup,
2202  * including orphaning the outgoing CPU's RCU callbacks, and also
2203  * adopting them.  There can only be one CPU hotplug operation at a time,
2204  * so no other CPU can be attempting to update rcu_cpu_kthread_task.
2205  */
2206 static void rcu_cleanup_dead_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
2207 {
2208         unsigned long flags;
2209         unsigned long mask;
2210         int need_report = 0;
2211         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2212         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;  /* Outgoing CPU's rdp & rnp. */
2213
2214         /* Adjust any no-longer-needed kthreads. */
2215         rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
2216
2217         /* Remove the dead CPU from the bitmasks in the rcu_node hierarchy. */
2218
2219         /* Exclude any attempts to start a new grace period. */
2220         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
2221         raw_spin_lock_irqsave(&rsp->orphan_lock, flags);
2222
2223         /* Orphan the dead CPU's callbacks, and adopt them if appropriate. */
2224         rcu_send_cbs_to_orphanage(cpu, rsp, rnp, rdp);
2225         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp, flags);
2226
2227         /* Remove the outgoing CPU from the masks in the rcu_node hierarchy. */
2228         mask = rdp->grpmask;    /* rnp->grplo is constant. */
2229         do {
2230                 raw_spin_lock(&rnp->lock);      /* irqs already disabled. */
2231                 smp_mb__after_unlock_lock();
2232                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
2233                 if (rnp->qsmaskinit != 0) {
2234                         if (rnp != rdp->mynode)
2235                                 raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
2236                         break;
2237                 }
2238                 if (rnp == rdp->mynode)
2239                         need_report = rcu_preempt_offline_tasks(rsp, rnp, rdp);
2240                 else
2241                         raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
2242                 mask = rnp->grpmask;
2243                 rnp = rnp->parent;
2244         } while (rnp != NULL);
2245
2246         /*
2247          * We still hold the leaf rcu_node structure lock here, and
2248          * irqs are still disabled.  The reason for this subterfuge is
2249          * because invoking rcu_report_unblock_qs_rnp() with ->orphan_lock
2250          * held leads to deadlock.
2251          */
2252         raw_spin_unlock(&rsp->orphan_lock); /* irqs remain disabled. */
2253         rnp = rdp->mynode;
2254         if (need_report & RCU_OFL_TASKS_NORM_GP)
2255                 rcu_report_unblock_qs_rnp(rnp, flags);
2256         else
2257                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2258         if (need_report & RCU_OFL_TASKS_EXP_GP)
2259                 rcu_report_exp_rnp(rsp, rnp, true);
2260         WARN_ONCE(rdp->qlen != 0 || rdp->nxtlist != NULL,
2261                   "rcu_cleanup_dead_cpu: Callbacks on offline CPU %d: qlen=%lu, nxtlist=%p\n",
2262                   cpu, rdp->qlen, rdp->nxtlist);
2263         init_callback_list(rdp);
2264         /* Disallow further callbacks on this CPU. */
2265         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = NULL;
2266         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
2267 }
2268
2269 #else /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2270
2271 static void rcu_cleanup_dying_cpu(struct rcu_state *rsp)
2272 {
2273 }
2274
2275 static void rcu_cleanup_dead_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
2276 {
2277 }
2278
2279 #endif /* #else #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2280
2281 /*
2282  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
2283  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
2284  */
2285 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2286 {
2287         unsigned long flags;
2288         struct rcu_head *next, *list, **tail;
2289         long bl, count, count_lazy;
2290         int i;
2291
2292         /* If no callbacks are ready, just return. */
2293         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
2294                 trace_rcu_batch_start(rsp->name, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen, 0);
2295                 trace_rcu_batch_end(rsp->name, 0, !!ACCESS_ONCE(rdp->nxtlist),
2296                                     need_resched(), is_idle_task(current),
2297                                     rcu_is_callbacks_kthread());
2298                 return;
2299         }
2300
2301         /*
2302          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
2303          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
2304          */
2305         local_irq_save(flags);
2306         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(smp_processor_id()));
2307         bl = rdp->blimit;
2308         trace_rcu_batch_start(rsp->name, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen, bl);
2309         list = rdp->nxtlist;
2310         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2311         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
2312         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2313         for (i = RCU_NEXT_SIZE - 1; i >= 0; i--)
2314                 if (rdp->nxttail[i] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
2315                         rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
2316         local_irq_restore(flags);
2317
2318         /* Invoke callbacks. */
2319         count = count_lazy = 0;
2320         while (list) {
2321                 next = list->next;
2322                 prefetch(next);
2323                 debug_rcu_head_unqueue(list);
2324                 if (__rcu_reclaim(rsp->name, list))
2325                         count_lazy++;
2326                 list = next;
2327                 /* Stop only if limit reached and CPU has something to do. */
2328                 if (++count >= bl &&
2329                     (need_resched() ||
2330                      (!is_idle_task(current) && !rcu_is_callbacks_kthread())))
2331                         break;
2332         }
2333
2334         local_irq_save(flags);
2335         trace_rcu_batch_end(rsp->name, count, !!list, need_resched(),
2336                             is_idle_task(current),
2337                             rcu_is_callbacks_kthread());
2338
2339         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
2340         if (list != NULL) {
2341                 *tail = rdp->nxtlist;
2342                 rdp->nxtlist = list;
2343                 for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
2344                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[i])
2345                                 rdp->nxttail[i] = tail;
2346                         else
2347                                 break;
2348         }
2349         smp_mb(); /* List handling before counting for rcu_barrier(). */
2350         rdp->qlen_lazy -= count_lazy;
2351         ACCESS_ONCE(rdp->qlen) = rdp->qlen - count;
2352         rdp->n_cbs_invoked += count;
2353
2354         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
2355         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
2356                 rdp->blimit = blimit;
2357
2358         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
2359         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
2360                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
2361                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2362         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
2363                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
2364         WARN_ON_ONCE((rdp->nxtlist == NULL) != (rdp->qlen == 0));
2365
2366         local_irq_restore(flags);
2367
2368         /* Re-invoke RCU core processing if there are callbacks remaining. */
2369         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
2370                 invoke_rcu_core();
2371 }
2372
2373 /*
2374  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
2375  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
2376  * Also schedule RCU core processing.
2377  *
2378  * This function must be called from hardirq context.  It is normally
2379  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
2380  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
2381  */
2382 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
2383 {
2384         trace_rcu_utilization(TPS("Start scheduler-tick"));
2385         increment_cpu_stall_ticks();
2386         if (user || rcu_is_cpu_rrupt_from_idle()) {
2387
2388                 /*
2389                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
2390                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
2391                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
2392                  * a quiescent state, so note it.
2393                  *
2394                  * No memory barrier is required here because both
2395                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
2396                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
2397                  * at least not while the corresponding CPU is online.
2398                  */
2399
2400                 rcu_sched_qs();
2401                 rcu_bh_qs();
2402
2403         } else if (!in_softirq()) {
2404
2405                 /*
2406                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
2407                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
2408                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
2409                  * critical section, so note it.
2410                  */
2411
2412                 rcu_bh_qs();
2413         }
2414         rcu_preempt_check_callbacks(cpu);
2415         if (rcu_pending(cpu))
2416                 invoke_rcu_core();
2417         if (user)
2418                 rcu_note_voluntary_context_switch(current);
2419         trace_rcu_utilization(TPS("End scheduler-tick"));
2420 }
2421
2422 /*
2423  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
2424  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
2425  * Also initiate boosting for any threads blocked on the root rcu_node.
2426  *
2427  * The caller must have suppressed start of new grace periods.
2428  */
2429 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp,
2430                          int (*f)(struct rcu_data *rsp, bool *isidle,
2431                                   unsigned long *maxj),
2432                          bool *isidle, unsigned long *maxj)
2433 {
2434         unsigned long bit;
2435         int cpu;
2436         unsigned long flags;
2437         unsigned long mask;
2438         struct rcu_node *rnp;
2439
2440         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
2441                 cond_resched_rcu_qs();
2442                 mask = 0;
2443                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2444                 smp_mb__after_unlock_lock();
2445                 if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
2446                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2447                         return;
2448                 }
2449                 if (rnp->qsmask == 0) {
2450                         rcu_initiate_boost(rnp, flags); /* releases rnp->lock */
2451                         continue;
2452                 }
2453                 cpu = rnp->grplo;
2454                 bit = 1;
2455                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
2456                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0) {
2457                                 if ((rnp->qsmaskinit & bit) != 0)
2458                                         *isidle = 0;
2459                                 if (f(per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu), isidle, maxj))
2460                                         mask |= bit;
2461                         }
2462                 }
2463                 if (mask != 0) {
2464
2465                         /* rcu_report_qs_rnp() releases rnp->lock. */
2466                         rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, flags);
2467                         continue;
2468                 }
2469                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2470         }
2471         rnp = rcu_get_root(rsp);
2472         if (rnp->qsmask == 0) {
2473                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2474                 smp_mb__after_unlock_lock();
2475                 rcu_initiate_boost(rnp, flags); /* releases rnp->lock. */
2476         }
2477 }
2478
2479 /*
2480  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
2481  * CPUs are in dyntick-idle mode.
2482  */
2483 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp)
2484 {
2485         unsigned long flags;
2486         bool ret;
2487         struct rcu_node *rnp;
2488         struct rcu_node *rnp_old = NULL;
2489
2490         /* Funnel through hierarchy to reduce memory contention. */
2491         rnp = __this_cpu_read(rsp->rda->mynode);
2492         for (; rnp != NULL; rnp = rnp->parent) {
2493                 ret = (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) ||
2494                       !raw_spin_trylock(&rnp->fqslock);
2495                 if (rnp_old != NULL)
2496                         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2497                 if (ret) {
2498                         rsp->n_force_qs_lh++;
2499                         return;
2500                 }
2501                 rnp_old = rnp;
2502         }
2503         /* rnp_old == rcu_get_root(rsp), rnp == NULL. */
2504
2505         /* Reached the root of the rcu_node tree, acquire lock. */
2506         raw_spin_lock_irqsave(&rnp_old->lock, flags);
2507         smp_mb__after_unlock_lock();
2508         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2509         if (ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
2510                 rsp->n_force_qs_lh++;
2511                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp_old->lock, flags);
2512                 return;  /* Someone beat us to it. */
2513         }
2514         ACCESS_ONCE(rsp->gp_flags) |= RCU_GP_FLAG_FQS;
2515         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp_old->lock, flags);
2516         wake_up(&rsp->gp_wq);  /* Memory barrier implied by wake_up() path. */
2517 }
2518
2519 /*
2520  * This does the RCU core processing work for the specified rcu_state
2521  * and rcu_data structures.  This may be called only from the CPU to
2522  * whom the rdp belongs.
2523  */
2524 static void
2525 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp)
2526 {
2527         unsigned long flags;
2528         bool needwake;
2529         struct rcu_data *rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
2530
2531         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
2532
2533         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
2534         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
2535
2536         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
2537         local_irq_save(flags);
2538         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2539                 raw_spin_lock(&rcu_get_root(rsp)->lock); /* irqs disabled. */
2540                 needwake = rcu_start_gp(rsp);
2541                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
2542                 if (needwake)
2543                         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2544         } else {
2545                 local_irq_restore(flags);
2546         }
2547
2548         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
2549         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
2550                 invoke_rcu_callbacks(rsp, rdp);
2551
2552         /* Do any needed deferred wakeups of rcuo kthreads. */
2553         do_nocb_deferred_wakeup(rdp);
2554 }
2555
2556 /*
2557  * Do RCU core processing for the current CPU.
2558  */
2559 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
2560 {
2561         struct rcu_state *rsp;
2562
2563         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2564                 return;
2565         trace_rcu_utilization(TPS("Start RCU core"));
2566         for_each_rcu_flavor(rsp)
2567                 __rcu_process_callbacks(rsp);
2568         trace_rcu_utilization(TPS("End RCU core"));
2569 }
2570
2571 /*
2572  * Schedule RCU callback invocation.  If the specified type of RCU
2573  * does not support RCU priority boosting, just do a direct call,
2574  * otherwise wake up the per-CPU kernel kthread.  Note that because we
2575  * are running on the current CPU with interrupts disabled, the
2576  * rcu_cpu_kthread_task cannot disappear out from under us.
2577  */
2578 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2579 {
2580         if (unlikely(!ACCESS_ONCE(rcu_scheduler_fully_active)))
2581                 return;
2582         if (likely(!rsp->boost)) {
2583                 rcu_do_batch(rsp, rdp);
2584                 return;
2585         }
2586         invoke_rcu_callbacks_kthread();
2587 }
2588
2589 static void invoke_rcu_core(void)
2590 {
2591         if (cpu_online(smp_processor_id()))
2592                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
2593 }
2594
2595 /*
2596  * Handle any core-RCU processing required by a call_rcu() invocation.
2597  */
2598 static void __call_rcu_core(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp,
2599                             struct rcu_head *head, unsigned long flags)
2600 {
2601         bool needwake;
2602
2603         /*
2604          * If called from an extended quiescent state, invoke the RCU
2605          * core in order to force a re-evaluation of RCU's idleness.
2606          */
2607         if (!rcu_is_watching() && cpu_online(smp_processor_id()))
2608                 invoke_rcu_core();
2609
2610         /* If interrupts were disabled or CPU offline, don't invoke RCU core. */
2611         if (irqs_disabled_flags(flags) || cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2612                 return;
2613
2614         /*
2615          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
2616          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
2617          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
2618          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
2619          * is the only one waiting for a grace period to complete.
2620          */
2621         if (unlikely(rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
2622
2623                 /* Are we ignoring a completed grace period? */
2624                 note_gp_changes(rsp, rdp);
2625
2626                 /* Start a new grace period if one not already started. */
2627                 if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
2628                         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
2629
2630                         raw_spin_lock(&rnp_root->lock);
2631                         smp_mb__after_unlock_lock();
2632                         needwake = rcu_start_gp(rsp);
2633                         raw_spin_unlock(&rnp_root->lock);
2634                         if (needwake)
2635                                 rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2636                 } else {
2637                         /* Give the grace period a kick. */
2638                         rdp->blimit = LONG_MAX;
2639                         if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
2640                             *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
2641                                 force_quiescent_state(rsp);
2642                         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2643                         rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
2644                 }
2645         }
2646 }
2647
2648 /*
2649  * RCU callback function to leak a callback.
2650  */
2651 static void rcu_leak_callback(struct rcu_head *rhp)
2652 {
2653 }
2654
2655 /*
2656  * Helper function for call_rcu() and friends.  The cpu argument will
2657  * normally be -1, indicating "currently running CPU".  It may specify
2658  * a CPU only if that CPU is a no-CBs CPU.  Currently, only _rcu_barrier()
2659  * is expected to specify a CPU.
2660  */
2661 static void
2662 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
2663            struct rcu_state *rsp, int cpu, bool lazy)
2664 {
2665         unsigned long flags;
2666         struct rcu_data *rdp;
2667
2668         WARN_ON_ONCE((unsigned long)head & 0x1); /* Misaligned rcu_head! */
2669         if (debug_rcu_head_queue(head)) {
2670                 /* Probable double call_rcu(), so leak the callback. */
2671                 ACCESS_ONCE(head->func) = rcu_leak_callback;
2672                 WARN_ONCE(1, "__call_rcu(): Leaked duplicate callback\n");
2673                 return;
2674         }
2675         head->func = func;
2676         head->next = NULL;
2677
2678         /*
2679          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
2680          * Note that we might see a beginning right after we see an
2681          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
2682          * a quiescent state betweentimes.
2683          */
2684         local_irq_save(flags);
2685         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2686
2687         /* Add the callback to our list. */
2688         if (unlikely(rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] == NULL) || cpu != -1) {
2689                 int offline;
2690
2691                 if (cpu != -1)
2692                         rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2693                 offline = !__call_rcu_nocb(rdp, head, lazy, flags);
2694                 WARN_ON_ONCE(offline);
2695                 /* _call_rcu() is illegal on offline CPU; leak the callback. */
2696                 local_irq_restore(flags);
2697                 return;
2698         }
2699         ACCESS_ONCE(rdp->qlen) = rdp->qlen + 1;
2700         if (lazy)
2701                 rdp->qlen_lazy++;
2702         else
2703                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
2704         smp_mb();  /* Count before adding callback for rcu_barrier(). */
2705         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
2706         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
2707
2708         if (__is_kfree_rcu_offset((unsigned long)func))
2709                 trace_rcu_kfree_callback(rsp->name, head, (unsigned long)func,
2710                                          rdp->qlen_lazy, rdp->qlen);
2711         else
2712                 trace_rcu_callback(rsp->name, head, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen);
2713
2714         /* Go handle any RCU core processing required. */
2715         __call_rcu_core(rsp, rdp, head, flags);
2716         local_irq_restore(flags);
2717 }
2718
2719 /*
2720  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
2721  */
2722 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
2723 {
2724         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state, -1, 0);
2725 }
2726 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
2727
2728 /*
2729  * Queue an RCU callback for invocation after a quicker grace period.
2730  */
2731 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
2732 {
2733         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state, -1, 0);
2734 }
2735 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
2736
2737 /*
2738  * Queue an RCU callback for lazy invocation after a grace period.
2739  * This will likely be later named something like "call_rcu_lazy()",
2740  * but this change will require some way of tagging the lazy RCU
2741  * callbacks in the list of pending callbacks. Until then, this
2742  * function may only be called from __kfree_rcu().
2743  */
2744 void kfree_call_rcu(struct rcu_head *head,
2745                     void (*func)(struct rcu_head *rcu))
2746 {
2747         __call_rcu(head, func, rcu_state_p, -1, 1);
2748 }
2749 EXPORT_SYMBOL_GPL(kfree_call_rcu);
2750
2751 /*
2752  * Because a context switch is a grace period for RCU-sched and RCU-bh,
2753  * any blocking grace-period wait automatically implies a grace period
2754  * if there is only one CPU online at any point time during execution
2755  * of either synchronize_sched() or synchronize_rcu_bh().  It is OK to
2756  * occasionally incorrectly indicate that there are multiple CPUs online
2757  * when there was in fact only one the whole time, as this just adds
2758  * some overhead: RCU still operates correctly.
2759  */
2760 static inline int rcu_blocking_is_gp(void)
2761 {
2762         int ret;
2763
2764         might_sleep();  /* Check for RCU read-side critical section. */
2765         preempt_disable();
2766         ret = num_online_cpus() <= 1;
2767         preempt_enable();
2768         return ret;
2769 }
2770
2771 /**
2772  * synchronize_sched - wait until an rcu-sched grace period has elapsed.
2773  *
2774  * Control will return to the caller some time after a full rcu-sched
2775  * grace period has elapsed, in other words after all currently executing
2776  * rcu-sched read-side critical sections have completed.   These read-side
2777  * critical sections are delimited by rcu_read_lock_sched() and
2778  * rcu_read_unlock_sched(), and may be nested.  Note that preempt_disable(),
2779  * local_irq_disable(), and so on may be used in place of
2780  * rcu_read_lock_sched().
2781  *
2782  * This means that all preempt_disable code sequences, including NMI and
2783  * non-threaded hardware-interrupt handlers, in progress on entry will
2784  * have completed before this primitive returns.  However, this does not
2785  * guarantee that softirq handlers will have completed, since in some
2786  * kernels, these handlers can run in process context, and can block.
2787  *
2788  * Note that this guarantee implies further memory-ordering guarantees.
2789  * On systems with more than one CPU, when synchronize_sched() returns,
2790  * each CPU is guaranteed to have executed a full memory barrier since the
2791  * end of its last RCU-sched read-side critical section whose beginning
2792  * preceded the call to synchronize_sched().  In addition, each CPU having
2793  * an RCU read-side critical section that extends beyond the return from
2794  * synchronize_sched() is guaranteed to have executed a full memory barrier
2795  * after the beginning of synchronize_sched() and before the beginning of
2796  * that RCU read-side critical section.  Note that these guarantees include
2797  * CPUs that are offline, idle, or executing in user mode, as well as CPUs
2798  * that are executing in the kernel.
2799  *
2800  * Furthermore, if CPU A invoked synchronize_sched(), which returned
2801  * to its caller on CPU B, then both CPU A and CPU B are guaranteed
2802  * to have executed a full memory barrier during the execution of
2803  * synchronize_sched() -- even if CPU A and CPU B are the same CPU (but
2804  * again only if the system has more than one CPU).
2805  *
2806  * This primitive provides the guarantees made by the (now removed)
2807  * synchronize_kernel() API.  In contrast, synchronize_rcu() only
2808  * guarantees that rcu_read_lock() sections will have completed.
2809  * In "classic RCU", these two guarantees happen to be one and
2810  * the same, but can differ in realtime RCU implementations.
2811  */
2812 void synchronize_sched(void)
2813 {
2814         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) &&
2815                            !lock_is_held(&rcu_lock_map) &&
2816                            !lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
2817                            "Illegal synchronize_sched() in RCU-sched read-side critical section");
2818         if (rcu_blocking_is_gp())
2819                 return;
2820         if (rcu_expedited)
2821                 synchronize_sched_expedited();
2822         else
2823                 wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
2824 }
2825 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched);
2826
2827 /**
2828  * synchronize_rcu_bh - wait until an rcu_bh grace period has elapsed.
2829  *
2830  * Control will return to the caller some time after a full rcu_bh grace
2831  * period has elapsed, in other words after all currently executing rcu_bh
2832  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
2833  * sections are delimited by rcu_read_lock_bh() and rcu_read_unlock_bh(),
2834  * and may be nested.
2835  *
2836  * See the description of synchronize_sched() for more detailed information
2837  * on memory ordering guarantees.
2838  */
2839 void synchronize_rcu_bh(void)
2840 {
2841         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) &&
2842                            !lock_is_held(&rcu_lock_map) &&
2843                            !lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
2844                            "Illegal synchronize_rcu_bh() in RCU-bh read-side critical section");
2845         if (rcu_blocking_is_gp())
2846                 return;
2847         if (rcu_expedited)
2848                 synchronize_rcu_bh_expedited();
2849         else
2850                 wait_rcu_gp(call_rcu_bh);
2851 }
2852 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_bh);
2853
2854 /**
2855  * get_state_synchronize_rcu - Snapshot current RCU state
2856  *
2857  * Returns a cookie that is used by a later call to cond_synchronize_rcu()
2858  * to determine whether or not a full grace period has elapsed in the
2859  * meantime.
2860  */
2861 unsigned long get_state_synchronize_rcu(void)
2862 {
2863         /*
2864          * Any prior manipulation of RCU-protected data must happen
2865          * before the load from ->gpnum.
2866          */
2867         smp_mb();  /* ^^^ */
2868
2869         /*
2870          * Make sure this load happens before the purportedly
2871          * time-consuming work between get_state_synchronize_rcu()
2872          * and cond_synchronize_rcu().
2873          */
2874         return smp_load_acquire(&rcu_state_p->gpnum);
2875 }
2876 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_state_synchronize_rcu);
2877
2878 /**
2879  * cond_synchronize_rcu - Conditionally wait for an RCU grace period
2880  *
2881  * @oldstate: return value from earlier call to get_state_synchronize_rcu()
2882  *
2883  * If a full RCU grace period has elapsed since the earlier call to
2884  * get_state_synchronize_rcu(), just return.  Otherwise, invoke
2885  * synchronize_rcu() to wait for a full grace period.
2886  *
2887  * Yes, this function does not take counter wrap into account.  But
2888  * counter wrap is harmless.  If the counter wraps, we have waited for
2889  * more than 2 billion grace periods (and way more on a 64-bit system!),
2890  * so waiting for one additional grace period should be just fine.
2891  */
2892 void cond_synchronize_rcu(unsigned long oldstate)
2893 {
2894         unsigned long newstate;
2895
2896         /*
2897          * Ensure that this load happens before any RCU-destructive
2898          * actions the caller might carry out after we return.
2899          */
2900         newstate = smp_load_acquire(&rcu_state_p->completed);
2901         if (ULONG_CMP_GE(oldstate, newstate))
2902                 synchronize_rcu();
2903 }
2904 EXPORT_SYMBOL_GPL(cond_synchronize_rcu);
2905
2906 static int synchronize_sched_expedited_cpu_stop(void *data)
2907 {
2908         /*
2909          * There must be a full memory barrier on each affected CPU
2910          * between the time that try_stop_cpus() is called and the
2911          * time that it returns.
2912          *
2913          * In the current initial implementation of cpu_stop, the
2914          * above condition is already met when the control reaches
2915          * this point and the following smp_mb() is not strictly
2916          * necessary.  Do smp_mb() anyway for documentation and
2917          * robustness against future implementation changes.
2918          */
2919         smp_mb(); /* See above comment block. */
2920         return 0;
2921 }
2922
2923 /**
2924  * synchronize_sched_expedited - Brute-force RCU-sched grace period
2925  *
2926  * Wait for an RCU-sched grace period to elapse, but use a "big hammer"
2927  * approach to force the grace period to end quickly.  This consumes
2928  * significant time on all CPUs and is unfriendly to real-time workloads,
2929  * so is thus not recommended for any sort of common-case code.  In fact,
2930  * if you are using synchronize_sched_expedited() in a loop, please
2931  * restructure your code to batch your updates, and then use a single
2932  * synchronize_sched() instead.
2933  *
2934  * Note that it is illegal to call this function while holding any lock
2935  * that is acquired by a CPU-hotplug notifier.  And yes, it is also illegal
2936  * to call this function from a CPU-hotplug notifier.  Failing to observe
2937  * these restriction will result in deadlock.
2938  *
2939  * This implementation can be thought of as an application of ticket
2940  * locking to RCU, with sync_sched_expedited_started and
2941  * sync_sched_expedited_done taking on the roles of the halves
2942  * of the ticket-lock word.  Each task atomically increments
2943  * sync_sched_expedited_started upon entry, snapshotting the old value,
2944  * then attempts to stop all the CPUs.  If this succeeds, then each
2945  * CPU will have executed a context switch, resulting in an RCU-sched
2946  * grace period.  We are then done, so we use atomic_cmpxchg() to
2947  * update sync_sched_expedited_done to match our snapshot -- but
2948  * only if someone else has not already advanced past our snapshot.
2949  *
2950  * On the other hand, if try_stop_cpus() fails, we check the value
2951  * of sync_sched_expedited_done.  If it has advanced past our
2952  * initial snapshot, then someone else must have forced a grace period
2953  * some time after we took our snapshot.  In this case, our work is
2954  * done for us, and we can simply return.  Otherwise, we try again,
2955  * but keep our initial snapshot for purposes of checking for someone
2956  * doing our work for us.
2957  *
2958  * If we fail too many times in a row, we fall back to synchronize_sched().
2959  */
2960 void synchronize_sched_expedited(void)
2961 {
2962         long firstsnap, s, snap;
2963         int trycount = 0;
2964         struct rcu_state *rsp = &rcu_sched_state;
2965
2966         /*
2967          * If we are in danger of counter wrap, just do synchronize_sched().
2968          * By allowing sync_sched_expedited_started to advance no more than
2969          * ULONG_MAX/8 ahead of sync_sched_expedited_done, we are ensuring
2970          * that more than 3.5 billion CPUs would be required to force a
2971          * counter wrap on a 32-bit system.  Quite a few more CPUs would of
2972          * course be required on a 64-bit system.
2973          */
2974         if (ULONG_CMP_GE((ulong)atomic_long_read(&rsp->expedited_start),
2975                          (ulong)atomic_long_read(&rsp->expedited_done) +
2976                          ULONG_MAX / 8)) {
2977                 synchronize_sched();
2978                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_wrap);
2979                 return;
2980         }
2981
2982         /*
2983          * Take a ticket.  Note that atomic_inc_return() implies a
2984          * full memory barrier.
2985          */
2986         snap = atomic_long_inc_return(&rsp->expedited_start);
2987         firstsnap = snap;
2988         get_online_cpus();
2989         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(raw_smp_processor_id()));
2990
2991         /*
2992          * Each pass through the following loop attempts to force a
2993          * context switch on each CPU.
2994          */
2995         while (try_stop_cpus(cpu_online_mask,
2996                              synchronize_sched_expedited_cpu_stop,
2997                              NULL) == -EAGAIN) {
2998                 put_online_cpus();
2999                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_tryfail);
3000
3001                 /* Check to see if someone else did our work for us. */
3002                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
3003                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)firstsnap)) {
3004                         /* ensure test happens before caller kfree */
3005                         smp_mb__before_atomic(); /* ^^^ */
3006                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_workdone1);
3007                         return;
3008                 }
3009
3010                 /* No joy, try again later.  Or just synchronize_sched(). */
3011                 if (trycount++ < 10) {
3012                         udelay(trycount * num_online_cpus());
3013                 } else {
3014                         wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
3015                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_normal);
3016                         return;
3017                 }
3018
3019                 /* Recheck to see if someone else did our work for us. */
3020                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
3021                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)firstsnap)) {
3022                         /* ensure test happens before caller kfree */
3023                         smp_mb__before_atomic(); /* ^^^ */
3024                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_workdone2);
3025                         return;
3026                 }
3027
3028                 /*
3029                  * Refetching sync_sched_expedited_started allows later
3030                  * callers to piggyback on our grace period.  We retry
3031                  * after they started, so our grace period works for them,
3032                  * and they started after our first try, so their grace
3033                  * period works for us.
3034                  */
3035                 get_online_cpus();
3036                 snap = atomic_long_read(&rsp->expedited_start);
3037                 smp_mb(); /* ensure read is before try_stop_cpus(). */
3038         }
3039         atomic_long_inc(&rsp->expedited_stoppedcpus);
3040
3041         /*
3042          * Everyone up to our most recent fetch is covered by our grace
3043          * period.  Update the counter, but only if our work is still
3044          * relevant -- which it won't be if someone who started later
3045          * than we did already did their update.
3046          */
3047         do {
3048                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_tries);
3049                 s = atomic_long_read(&rsp->expedited_done);
3050                 if (ULONG_CMP_GE((ulong)s, (ulong)snap)) {
3051                         /* ensure test happens before caller kfree */
3052                         smp_mb__before_atomic(); /* ^^^ */
3053                         atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_lost);
3054                         break;
3055                 }
3056         } while (atomic_long_cmpxchg(&rsp->expedited_done, s, snap) != s);
3057         atomic_long_inc(&rsp->expedited_done_exit);
3058
3059         put_online_cpus();
3060 }
3061 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched_expedited);
3062
3063 /*
3064  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
3065  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
3066  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
3067  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
3068  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
3069  */
3070 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
3071 {
3072         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;
3073
3074         rdp->n_rcu_pending++;
3075
3076         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
3077         check_cpu_stall(rsp, rdp);
3078
3079         /* Is this CPU a NO_HZ_FULL CPU that should ignore RCU? */
3080         if (rcu_nohz_full_cpu(rsp))
3081                 return 0;
3082
3083         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
3084         if (rcu_scheduler_fully_active &&
3085             rdp->qs_pending && !rdp->passed_quiesce) {
3086                 rdp->n_rp_qs_pending++;
3087         } else if (rdp->qs_pending && rdp->passed_quiesce) {
3088                 rdp->n_rp_report_qs++;
3089                 return 1;
3090         }
3091
3092         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
3093         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
3094                 rdp->n_rp_cb_ready++;
3095                 return 1;
3096         }
3097
3098         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
3099         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
3100                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
3101                 return 1;
3102         }
3103
3104         /* Has another RCU grace period completed?  */
3105         if (ACCESS_ONCE(rnp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
3106                 rdp->n_rp_gp_completed++;
3107                 return 1;
3108         }
3109
3110         /* Has a new RCU grace period started? */
3111         if (ACCESS_ONCE(rnp->gpnum) != rdp->gpnum) { /* outside lock */
3112                 rdp->n_rp_gp_started++;
3113                 return 1;
3114         }
3115
3116         /* Does this CPU need a deferred NOCB wakeup? */
3117         if (rcu_nocb_need_deferred_wakeup(rdp)) {
3118                 rdp->n_rp_nocb_defer_wakeup++;
3119                 return 1;
3120         }
3121
3122         /* nothing to do */
3123         rdp->n_rp_need_nothing++;
3124         return 0;
3125 }
3126
3127 /*
3128  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
3129  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
3130  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
3131  */
3132 static int rcu_pending(int cpu)
3133 {
3134         struct rcu_state *rsp;
3135
3136         for_each_rcu_flavor(rsp)
3137                 if (__rcu_pending(rsp, per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)))
3138                         return 1;
3139         return 0;
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Return true if the specified CPU has any callback.  If all_lazy is
3144  * non-NULL, store an indication of whether all callbacks are lazy.
3145  * (If there are no callbacks, all of them are deemed to be lazy.)
3146  */
3147 static int __maybe_unused rcu_cpu_has_callbacks(int cpu, bool *all_lazy)
3148 {
3149         bool al = true;
3150         bool hc = false;
3151         struct rcu_data *rdp;
3152         struct rcu_state *rsp;
3153
3154         for_each_rcu_flavor(rsp) {
3155                 rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3156                 if (!rdp->nxtlist)
3157                         continue;
3158                 hc = true;
3159                 if (rdp->qlen != rdp->qlen_lazy || !all_lazy) {
3160                         al = false;
3161                         break;
3162                 }
3163         }
3164         if (all_lazy)
3165                 *all_lazy = al;
3166         return hc;
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Helper function for _rcu_barrier() tracing.  If tracing is disabled,
3171  * the compiler is expected to optimize this away.
3172  */
3173 static void _rcu_barrier_trace(struct rcu_state *rsp, const char *s,
3174                                int cpu, unsigned long done)
3175 {
3176         trace_rcu_barrier(rsp->name, s, cpu,
3177                           atomic_read(&rsp->barrier_cpu_count), done);
3178 }
3179
3180 /*
3181  * RCU callback function for _rcu_barrier().  If we are last, wake
3182  * up the task executing _rcu_barrier().
3183  */
3184 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *rhp)
3185 {
3186         struct rcu_data *rdp = container_of(rhp, struct rcu_data, barrier_head);
3187         struct rcu_state *rsp = rdp->rsp;
3188
3189         if (atomic_dec_and_test(&rsp->barrier_cpu_count)) {
3190                 _rcu_barrier_trace(rsp, "LastCB", -1, rsp->n_barrier_done);
3191                 complete(&rsp->barrier_completion);
3192         } else {
3193                 _rcu_barrier_trace(rsp, "CB", -1, rsp->n_barrier_done);
3194         }
3195 }
3196
3197 /*
3198  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
3199  */
3200 static void rcu_barrier_func(void *type)
3201 {
3202         struct rcu_state *rsp = type;
3203         struct rcu_data *rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
3204
3205         _rcu_barrier_trace(rsp, "IRQ", -1, rsp->n_barrier_done);
3206         atomic_inc(&rsp->barrier_cpu_count);
3207         rsp->call(&rdp->barrier_head, rcu_barrier_callback);
3208 }
3209
3210 /*
3211  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
3212  * RCU callbacks of the specified type to complete.
3213  */
3214 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp)
3215 {
3216         int cpu;
3217         struct rcu_data *rdp;
3218         unsigned long snap = ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done);
3219         unsigned long snap_done;
3220
3221         _rcu_barrier_trace(rsp, "Begin", -1, snap);
3222
3223         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
3224         mutex_lock(&rsp->barrier_mutex);
3225
3226         /*
3227          * Ensure that all prior references, including to ->n_barrier_done,
3228          * are ordered before the _rcu_barrier() machinery.
3229          */
3230         smp_mb();  /* See above block comment. */
3231
3232         /*
3233          * Recheck ->n_barrier_done to see if others did our work for us.
3234          * This means checking ->n_barrier_done for an even-to-odd-to-even
3235          * transition.  The "if" expression below therefore rounds the old
3236          * value up to the next even number and adds two before comparing.
3237          */
3238         snap_done = rsp->n_barrier_done;
3239         _rcu_barrier_trace(rsp, "Check", -1, snap_done);
3240
3241         /*
3242          * If the value in snap is odd, we needed to wait for the current
3243          * rcu_barrier() to complete, then wait for the next one, in other
3244          * words, we need the value of snap_done to be three larger than
3245          * the value of snap.  On the other hand, if the value in snap is
3246          * even, we only had to wait for the next rcu_barrier() to complete,
3247          * in other words, we need the value of snap_done to be only two
3248          * greater than the value of snap.  The "(snap + 3) & ~0x1" computes
3249          * this for us (thank you, Linus!).
3250          */
3251         if (ULONG_CMP_GE(snap_done, (snap + 3) & ~0x1)) {
3252                 _rcu_barrier_trace(rsp, "EarlyExit", -1, snap_done);
3253                 smp_mb(); /* caller's subsequent code after above check. */
3254                 mutex_unlock(&rsp->barrier_mutex);
3255                 return;
3256         }
3257
3258         /*
3259          * Increment ->n_barrier_done to avoid duplicate work.  Use
3260          * ACCESS_ONCE() to prevent the compiler from speculating
3261          * the increment to precede the early-exit check.
3262          */
3263         ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done) = rsp->n_barrier_done + 1;
3264         WARN_ON_ONCE((rsp->n_barrier_done & 0x1) != 1);
3265         _rcu_barrier_trace(rsp, "Inc1", -1, rsp->n_barrier_done);
3266         smp_mb(); /* Order ->n_barrier_done increment with below mechanism. */
3267
3268         /*
3269          * Initialize the count to one rather than to zero in order to
3270          * avoid a too-soon return to zero in case of a short grace period
3271          * (or preemption of this task).  Exclude CPU-hotplug operations
3272          * to ensure that no offline CPU has callbacks queued.
3273          */
3274         init_completion(&rsp->barrier_completion);
3275         atomic_set(&rsp->barrier_cpu_count, 1);
3276         get_online_cpus();
3277
3278         /*
3279          * Force each CPU with callbacks to register a new callback.
3280          * When that callback is invoked, we will know that all of the
3281          * corresponding CPU's preceding callbacks have been invoked.
3282          */
3283         for_each_possible_cpu(cpu) {
3284                 if (!cpu_online(cpu) && !rcu_is_nocb_cpu(cpu))
3285                         continue;
3286                 rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3287                 if (rcu_is_nocb_cpu(cpu)) {
3288                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineNoCB", cpu,
3289                                            rsp->n_barrier_done);
3290                         atomic_inc(&rsp->barrier_cpu_count);
3291                         __call_rcu(&rdp->barrier_head, rcu_barrier_callback,
3292                                    rsp, cpu, 0);
3293                 } else if (ACCESS_ONCE(rdp->qlen)) {
3294                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineQ", cpu,
3295                                            rsp->n_barrier_done);
3296                         smp_call_function_single(cpu, rcu_barrier_func, rsp, 1);
3297                 } else {
3298                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineNQ", cpu,
3299                                            rsp->n_barrier_done);
3300                 }
3301         }
3302         put_online_cpus();
3303
3304         /*
3305          * Now that we have an rcu_barrier_callback() callback on each
3306          * CPU, and thus each counted, remove the initial count.
3307          */
3308         if (atomic_dec_and_test(&rsp->barrier_cpu_count))
3309                 complete(&rsp->barrier_completion);
3310
3311         /* Increment ->n_barrier_done to prevent duplicate work. */
3312         smp_mb(); /* Keep increment after above mechanism. */
3313         ACCESS_ONCE(rsp->n_barrier_done) = rsp->n_barrier_done + 1;
3314         WARN_ON_ONCE((rsp->n_barrier_done & 0x1) != 0);
3315         _rcu_barrier_trace(rsp, "Inc2", -1, rsp->n_barrier_done);
3316         smp_mb(); /* Keep increment before caller's subsequent code. */
3317
3318         /* Wait for all rcu_barrier_callback() callbacks to be invoked. */
3319         wait_for_completion(&rsp->barrier_completion);
3320
3321         /* Other rcu_barrier() invocations can now safely proceed. */
3322         mutex_unlock(&rsp->barrier_mutex);
3323 }
3324
3325 /**
3326  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
3327  */
3328 void rcu_barrier_bh(void)
3329 {
3330         _rcu_barrier(&rcu_bh_state);
3331 }
3332 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
3333
3334 /**
3335  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
3336  */
3337 void rcu_barrier_sched(void)
3338 {
3339         _rcu_barrier(&rcu_sched_state);
3340 }
3341 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
3342
3343 /*
3344  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
3345  */
3346 static void __init
3347 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
3348 {
3349         unsigned long flags;
3350         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3351         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
3352
3353         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
3354         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3355         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
3356         init_callback_list(rdp);
3357         rdp->qlen_lazy = 0;
3358         ACCESS_ONCE(rdp->qlen) = 0;
3359         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
3360         WARN_ON_ONCE(rdp->dynticks->dynticks_nesting != DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE);
3361         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdp->dynticks->dynticks) != 1);
3362         rdp->cpu = cpu;
3363         rdp->rsp = rsp;
3364         rcu_boot_init_nocb_percpu_data(rdp);
3365         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
3366 }
3367
3368 /*
3369  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
3370  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
3371  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
3372  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
3373  */
3374 static void
3375 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
3376 {
3377         unsigned long flags;
3378         unsigned long mask;
3379         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3380         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
3381
3382         /* Exclude new grace periods. */
3383         mutex_lock(&rsp->onoff_mutex);
3384
3385         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
3386         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3387         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
3388         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
3389         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
3390         rdp->blimit = blimit;
3391         init_callback_list(rdp);  /* Re-enable callbacks on this CPU. */
3392         rdp->dynticks->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
3393         rcu_sysidle_init_percpu_data(rdp->dynticks);
3394         atomic_set(&rdp->dynticks->dynticks,
3395                    (atomic_read(&rdp->dynticks->dynticks) & ~0x1) + 1);
3396         raw_spin_unlock(&rnp->lock);            /* irqs remain disabled. */
3397
3398         /* Add CPU to rcu_node bitmasks. */
3399         rnp = rdp->mynode;
3400         mask = rdp->grpmask;
3401         do {
3402                 /* Exclude any attempts to start a new GP on small systems. */
3403                 raw_spin_lock(&rnp->lock);      /* irqs already disabled. */
3404                 rnp->qsmaskinit |= mask;
3405                 mask = rnp->grpmask;
3406                 if (rnp == rdp->mynode) {
3407                         /*
3408                          * If there is a grace period in progress, we will
3409                          * set up to wait for it next time we run the
3410                          * RCU core code.
3411                          */
3412                         rdp->gpnum = rnp->completed;
3413                         rdp->completed = rnp->completed;
3414                         rdp->passed_quiesce = 0;
3415                         rdp->qs_pending = 0;
3416                         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpuonl"));
3417                 }
3418                 raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
3419                 rnp = rnp->parent;
3420         } while (rnp != NULL && !(rnp->qsmaskinit & mask));
3421         local_irq_restore(flags);
3422
3423         mutex_unlock(&rsp->onoff_mutex);
3424 }
3425
3426 static void rcu_prepare_cpu(int cpu)
3427 {
3428         struct rcu_state *rsp;
3429
3430         for_each_rcu_flavor(rsp)
3431                 rcu_init_percpu_data(cpu, rsp);
3432 }
3433
3434 /*
3435  * Handle CPU online/offline notification events.
3436  */
3437 static int rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
3438                                     unsigned long action, void *hcpu)
3439 {
3440         long cpu = (long)hcpu;
3441         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rcu_state_p->rda, cpu);
3442         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;
3443         struct rcu_state *rsp;
3444
3445         trace_rcu_utilization(TPS("Start CPU hotplug"));
3446         switch (action) {
3447         case CPU_UP_PREPARE:
3448         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3449                 rcu_prepare_cpu(cpu);
3450                 rcu_prepare_kthreads(cpu);
3451                 break;
3452         case CPU_ONLINE:
3453         case CPU_DOWN_FAILED:
3454                 rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
3455                 break;
3456         case CPU_DOWN_PREPARE:
3457                 rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, cpu);
3458                 break;
3459         case CPU_DYING:
3460         case CPU_DYING_FROZEN:
3461                 for_each_rcu_flavor(rsp)
3462                         rcu_cleanup_dying_cpu(rsp);
3463                 break;
3464         case CPU_DEAD:
3465         case CPU_DEAD_FROZEN:
3466         case CPU_UP_CANCELED:
3467         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3468                 for_each_rcu_flavor(rsp)
3469                         rcu_cleanup_dead_cpu(cpu, rsp);
3470                 break;
3471         default:
3472                 break;
3473         }
3474         trace_rcu_utilization(TPS("End CPU hotplug"));
3475         return NOTIFY_OK;
3476 }
3477
3478 static int rcu_pm_notify(struct notifier_block *self,
3479                          unsigned long action, void *hcpu)
3480 {
3481         switch (action) {
3482         case PM_HIBERNATION_PREPARE:
3483         case PM_SUSPEND_PREPARE:
3484                 if (nr_cpu_ids <= 256) /* Expediting bad for large systems. */
3485                         rcu_expedited = 1;
3486                 break;
3487         case PM_POST_HIBERNATION:
3488         case PM_POST_SUSPEND:
3489                 rcu_expedited = 0;
3490                 break;
3491         default:
3492                 break;
3493         }
3494         return NOTIFY_OK;
3495 }
3496
3497 /*
3498  * Spawn the kthread that handles this RCU flavor's grace periods.
3499  */
3500 static int __init rcu_spawn_gp_kthread(void)
3501 {
3502         unsigned long flags;
3503         struct rcu_node *rnp;
3504         struct rcu_state *rsp;
3505         struct task_struct *t;
3506
3507         for_each_rcu_flavor(rsp) {
3508                 t = kthread_run(rcu_gp_kthread, rsp, "%s", rsp->name);
3509                 BUG_ON(IS_ERR(t));
3510                 rnp = rcu_get_root(rsp);
3511                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3512                 rsp->gp_kthread = t;
3513                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
3514                 rcu_spawn_nocb_kthreads(rsp);
3515         }
3516         return 0;
3517 }
3518 early_initcall(rcu_spawn_gp_kthread);
3519
3520 /*
3521  * This function is invoked towards the end of the scheduler's initialization
3522  * process.  Before this is called, the idle task might contain
3523  * RCU read-side critical sections (during which time, this idle
3524  * task is booting the system).  After this function is called, the
3525  * idle tasks are prohibited from containing RCU read-side critical
3526  * sections.  This function also enables RCU lockdep checking.
3527  */
3528 void rcu_scheduler_starting(void)
3529 {
3530         WARN_ON(num_online_cpus() != 1);
3531         WARN_ON(nr_context_switches() > 0);
3532         rcu_scheduler_active = 1;
3533 }
3534
3535 /*
3536  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
3537  * or balancing the tree, depending on CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT.
3538  */
3539 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT
3540 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
3541 {
3542         int i;
3543
3544         rsp->levelspread[rcu_num_lvls - 1] = rcu_fanout_leaf;
3545         for (i = rcu_num_lvls - 2; i >= 0; i--)
3546                 rsp->levelspread[i] = CONFIG_RCU_FANOUT;
3547 }
3548 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
3549 static void __init rcu_init_levelspread(struct rcu_state *rsp)
3550 {
3551         int ccur;
3552         int cprv;
3553         int i;
3554
3555         cprv = nr_cpu_ids;
3556         for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
3557                 ccur = rsp->levelcnt[i];
3558                 rsp->levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
3559                 cprv = ccur;
3560         }
3561 }
3562 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_EXACT */
3563
3564 /*
3565  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
3566  */
3567 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp,
3568                 struct rcu_data __percpu *rda)
3569 {
3570         static const char * const buf[] = {
3571                 "rcu_node_0",
3572                 "rcu_node_1",
3573                 "rcu_node_2",
3574                 "rcu_node_3" };  /* Match MAX_RCU_LVLS */
3575         static const char * const fqs[] = {
3576                 "rcu_node_fqs_0",
3577                 "rcu_node_fqs_1",
3578                 "rcu_node_fqs_2",
3579                 "rcu_node_fqs_3" };  /* Match MAX_RCU_LVLS */
3580         static u8 fl_mask = 0x1;
3581         int cpustride = 1;
3582         int i;
3583         int j;
3584         struct rcu_node *rnp;
3585
3586         BUILD_BUG_ON(MAX_RCU_LVLS > ARRAY_SIZE(buf));  /* Fix buf[] init! */
3587
3588         /* Silence gcc 4.8 warning about array index out of range. */
3589         if (rcu_num_lvls > RCU_NUM_LVLS)
3590                 panic("rcu_init_one: rcu_num_lvls overflow");
3591
3592         /* Initialize the level-tracking arrays. */
3593
3594         for (i = 0; i < rcu_num_lvls; i++)
3595                 rsp->levelcnt[i] = num_rcu_lvl[i];
3596         for (i = 1; i < rcu_num_lvls; i++)
3597                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + rsp->levelcnt[i - 1];
3598         rcu_init_levelspread(rsp);
3599         rsp->flavor_mask = fl_mask;
3600         fl_mask <<= 1;
3601
3602         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
3603
3604         for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
3605                 cpustride *= rsp->levelspread[i];
3606                 rnp = rsp->level[i];
3607                 for (j = 0; j < rsp->levelcnt[i]; j++, rnp++) {
3608                         raw_spin_lock_init(&rnp->lock);
3609                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->lock,
3610                                                    &rcu_node_class[i], buf[i]);
3611                         raw_spin_lock_init(&rnp->fqslock);
3612                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->fqslock,
3613                                                    &rcu_fqs_class[i], fqs[i]);
3614                         rnp->gpnum = rsp->gpnum;
3615                         rnp->completed = rsp->completed;
3616                         rnp->qsmask = 0;
3617                         rnp->qsmaskinit = 0;
3618                         rnp->grplo = j * cpustride;
3619                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
3620                         if (rnp->grphi >= nr_cpu_ids)
3621                                 rnp->grphi = nr_cpu_ids - 1;
3622                         if (i == 0) {
3623                                 rnp->grpnum = 0;
3624                                 rnp->grpmask = 0;
3625                                 rnp->parent = NULL;
3626                         } else {
3627                                 rnp->grpnum = j % rsp->levelspread[i - 1];
3628                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
3629                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
3630                                               j / rsp->levelspread[i - 1];
3631                         }
3632                         rnp->level = i;
3633                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blkd_tasks);
3634                         rcu_init_one_nocb(rnp);
3635                 }
3636         }
3637
3638         rsp->rda = rda;
3639         init_waitqueue_head(&rsp->gp_wq);
3640         rnp = rsp->level[rcu_num_lvls - 1];
3641         for_each_possible_cpu(i) {
3642                 while (i > rnp->grphi)
3643                         rnp++;
3644                 per_cpu_ptr(rsp->rda, i)->mynode = rnp;
3645                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp);
3646         }
3647         list_add(&rsp->flavors, &rcu_struct_flavors);
3648 }
3649
3650 /*
3651  * Compute the rcu_node tree geometry from kernel parameters.  This cannot
3652  * replace the definitions in tree.h because those are needed to size
3653  * the ->node array in the rcu_state structure.
3654  */
3655 static void __init rcu_init_geometry(void)
3656 {
3657         ulong d;
3658         int i;
3659         int j;
3660         int n = nr_cpu_ids;
3661         int rcu_capacity[MAX_RCU_LVLS + 1];
3662
3663         /*
3664          * Initialize any unspecified boot parameters.
3665          * The default values of jiffies_till_first_fqs and
3666          * jiffies_till_next_fqs are set to the RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS
3667          * value, which is a function of HZ, then adding one for each
3668          * RCU_JIFFIES_FQS_DIV CPUs that might be on the system.
3669          */
3670         d = RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS + nr_cpu_ids / RCU_JIFFIES_FQS_DIV;
3671         if (jiffies_till_first_fqs == ULONG_MAX)
3672                 jiffies_till_first_fqs = d;
3673         if (jiffies_till_next_fqs == ULONG_MAX)
3674                 jiffies_till_next_fqs = d;
3675
3676         /* If the compile-time values are accurate, just leave. */
3677         if (rcu_fanout_leaf == CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF &&
3678             nr_cpu_ids == NR_CPUS)
3679                 return;
3680         pr_info("RCU: Adjusting geometry for rcu_fanout_leaf=%d, nr_cpu_ids=%d\n",
3681                 rcu_fanout_leaf, nr_cpu_ids);
3682
3683         /*
3684          * Compute number of nodes that can be handled an rcu_node tree
3685          * with the given number of levels.  Setting rcu_capacity[0] makes
3686          * some of the arithmetic easier.
3687          */
3688         rcu_capacity[0] = 1;
3689         rcu_capacity[1] = rcu_fanout_leaf;
3690         for (i = 2; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3691                 rcu_capacity[i] = rcu_capacity[i - 1] * CONFIG_RCU_FANOUT;
3692
3693         /*
3694          * The boot-time rcu_fanout_leaf parameter is only permitted
3695          * to increase the leaf-level fanout, not decrease it.  Of course,
3696          * the leaf-level fanout cannot exceed the number of bits in
3697          * the rcu_node masks.  Finally, the tree must be able to accommodate
3698          * the configured number of CPUs.  Complain and fall back to the
3699          * compile-time values if these limits are exceeded.
3700          */
3701         if (rcu_fanout_leaf < CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF ||
3702             rcu_fanout_leaf > sizeof(unsigned long) * 8 ||
3703             n > rcu_capacity[MAX_RCU_LVLS]) {
3704                 WARN_ON(1);
3705                 return;
3706         }
3707
3708         /* Calculate the number of rcu_nodes at each level of the tree. */
3709         for (i = 1; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3710                 if (n <= rcu_capacity[i]) {
3711                         for (j = 0; j <= i; j++)
3712                                 num_rcu_lvl[j] =
3713                                         DIV_ROUND_UP(n, rcu_capacity[i - j]);
3714                         rcu_num_lvls = i;
3715                         for (j = i + 1; j <= MAX_RCU_LVLS; j++)
3716                                 num_rcu_lvl[j] = 0;
3717                         break;
3718                 }
3719
3720         /* Calculate the total number of rcu_node structures. */
3721         rcu_num_nodes = 0;
3722         for (i = 0; i <= MAX_RCU_LVLS; i++)
3723                 rcu_num_nodes += num_rcu_lvl[i];
3724         rcu_num_nodes -= n;
3725 }
3726
3727 void __init rcu_init(void)
3728 {
3729         int cpu;
3730
3731         rcu_bootup_announce();
3732         rcu_init_geometry();
3733         rcu_init_one(&rcu_bh_state, &rcu_bh_data);
3734         rcu_init_one(&rcu_sched_state, &rcu_sched_data);
3735         __rcu_init_preempt();
3736         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
3737
3738         /*
3739          * We don't need protection against CPU-hotplug here because
3740          * this is called early in boot, before either interrupts
3741          * or the scheduler are operational.
3742          */
3743         cpu_notifier(rcu_cpu_notify, 0);
3744         pm_notifier(rcu_pm_notify, 0);
3745         for_each_online_cpu(cpu)
3746                 rcu_cpu_notify(NULL, CPU_UP_PREPARE, (void *)(long)cpu);
3747 }
3748
3749 #include "tree_plugin.h"