rcu: Consolidate last open-coded expedited memory barrier
[cascardo/linux.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/trace_events.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 static struct lock_class_key rcu_exp_class[RCU_NUM_LVLS];
74
75 /*
76  * In order to export the rcu_state name to the tracing tools, it
77  * needs to be added in the __tracepoint_string section.
78  * This requires defining a separate variable tp_<sname>_varname
79  * that points to the string being used, and this will allow
80  * the tracing userspace tools to be able to decipher the string
81  * address to the matching string.
82  */
83 #ifdef CONFIG_TRACING
84 # define DEFINE_RCU_TPS(sname) \
85 static char sname##_varname[] = #sname; \
86 static const char *tp_##sname##_varname __used __tracepoint_string = sname##_varname;
87 # define RCU_STATE_NAME(sname) sname##_varname
88 #else
89 # define DEFINE_RCU_TPS(sname)
90 # define RCU_STATE_NAME(sname) __stringify(sname)
91 #endif
92
93 #define RCU_STATE_INITIALIZER(sname, sabbr, cr) \
94 DEFINE_RCU_TPS(sname) \
95 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct rcu_data, sname##_data); \
96 struct rcu_state sname##_state = { \
97         .level = { &sname##_state.node[0] }, \
98         .rda = &sname##_data, \
99         .call = cr, \
100         .fqs_state = RCU_GP_IDLE, \
101         .gpnum = 0UL - 300UL, \
102         .completed = 0UL - 300UL, \
103         .orphan_lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(&sname##_state.orphan_lock), \
104         .orphan_nxttail = &sname##_state.orphan_nxtlist, \
105         .orphan_donetail = &sname##_state.orphan_donelist, \
106         .barrier_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.barrier_mutex), \
107         .name = RCU_STATE_NAME(sname), \
108         .abbr = sabbr, \
109 }
110
111 RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_sched, 's', call_rcu_sched);
112 RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh, 'b', call_rcu_bh);
113
114 static struct rcu_state *const rcu_state_p;
115 static struct rcu_data __percpu *const rcu_data_p;
116 LIST_HEAD(rcu_struct_flavors);
117
118 /* Dump rcu_node combining tree at boot to verify correct setup. */
119 static bool dump_tree;
120 module_param(dump_tree, bool, 0444);
121 /* Control rcu_node-tree auto-balancing at boot time. */
122 static bool rcu_fanout_exact;
123 module_param(rcu_fanout_exact, bool, 0444);
124 /* Increase (but not decrease) the RCU_FANOUT_LEAF at boot time. */
125 static int rcu_fanout_leaf = RCU_FANOUT_LEAF;
126 module_param(rcu_fanout_leaf, int, 0444);
127 int rcu_num_lvls __read_mostly = RCU_NUM_LVLS;
128 /* Number of rcu_nodes at specified level. */
129 static int num_rcu_lvl[] = NUM_RCU_LVL_INIT;
130 int rcu_num_nodes __read_mostly = NUM_RCU_NODES; /* Total # rcu_nodes in use. */
131
132 /*
133  * The rcu_scheduler_active variable transitions from zero to one just
134  * before the first task is spawned.  So when this variable is zero, RCU
135  * can assume that there is but one task, allowing RCU to (for example)
136  * optimize synchronize_sched() to a simple barrier().  When this variable
137  * is one, RCU must actually do all the hard work required to detect real
138  * grace periods.  This variable is also used to suppress boot-time false
139  * positives from lockdep-RCU error checking.
140  */
141 int rcu_scheduler_active __read_mostly;
142 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_scheduler_active);
143
144 /*
145  * The rcu_scheduler_fully_active variable transitions from zero to one
146  * during the early_initcall() processing, which is after the scheduler
147  * is capable of creating new tasks.  So RCU processing (for example,
148  * creating tasks for RCU priority boosting) must be delayed until after
149  * rcu_scheduler_fully_active transitions from zero to one.  We also
150  * currently delay invocation of any RCU callbacks until after this point.
151  *
152  * It might later prove better for people registering RCU callbacks during
153  * early boot to take responsibility for these callbacks, but one step at
154  * a time.
155  */
156 static int rcu_scheduler_fully_active __read_mostly;
157
158 static void rcu_init_new_rnp(struct rcu_node *rnp_leaf);
159 static void rcu_cleanup_dead_rnp(struct rcu_node *rnp_leaf);
160 static void rcu_boost_kthread_setaffinity(struct rcu_node *rnp, int outgoingcpu);
161 static void invoke_rcu_core(void);
162 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp);
163
164 /* rcuc/rcub kthread realtime priority */
165 #ifdef CONFIG_RCU_KTHREAD_PRIO
166 static int kthread_prio = CONFIG_RCU_KTHREAD_PRIO;
167 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_KTHREAD_PRIO */
168 static int kthread_prio = IS_ENABLED(CONFIG_RCU_BOOST) ? 1 : 0;
169 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_KTHREAD_PRIO */
170 module_param(kthread_prio, int, 0644);
171
172 /* Delay in jiffies for grace-period initialization delays, debug only. */
173
174 #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_PREINIT
175 static int gp_preinit_delay = CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_PREINIT_DELAY;
176 module_param(gp_preinit_delay, int, 0644);
177 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_PREINIT */
178 static const int gp_preinit_delay;
179 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_PREINIT */
180
181 #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_INIT
182 static int gp_init_delay = CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_INIT_DELAY;
183 module_param(gp_init_delay, int, 0644);
184 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_INIT */
185 static const int gp_init_delay;
186 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_INIT */
187
188 #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_CLEANUP
189 static int gp_cleanup_delay = CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_CLEANUP_DELAY;
190 module_param(gp_cleanup_delay, int, 0644);
191 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_CLEANUP */
192 static const int gp_cleanup_delay;
193 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_TORTURE_TEST_SLOW_CLEANUP */
194
195 /*
196  * Number of grace periods between delays, normalized by the duration of
197  * the delay.  The longer the the delay, the more the grace periods between
198  * each delay.  The reason for this normalization is that it means that,
199  * for non-zero delays, the overall slowdown of grace periods is constant
200  * regardless of the duration of the delay.  This arrangement balances
201  * the need for long delays to increase some race probabilities with the
202  * need for fast grace periods to increase other race probabilities.
203  */
204 #define PER_RCU_NODE_PERIOD 3   /* Number of grace periods between delays. */
205
206 /*
207  * Track the rcutorture test sequence number and the update version
208  * number within a given test.  The rcutorture_testseq is incremented
209  * on every rcutorture module load and unload, so has an odd value
210  * when a test is running.  The rcutorture_vernum is set to zero
211  * when rcutorture starts and is incremented on each rcutorture update.
212  * These variables enable correlating rcutorture output with the
213  * RCU tracing information.
214  */
215 unsigned long rcutorture_testseq;
216 unsigned long rcutorture_vernum;
217
218 /*
219  * Compute the mask of online CPUs for the specified rcu_node structure.
220  * This will not be stable unless the rcu_node structure's ->lock is
221  * held, but the bit corresponding to the current CPU will be stable
222  * in most contexts.
223  */
224 unsigned long rcu_rnp_online_cpus(struct rcu_node *rnp)
225 {
226         return READ_ONCE(rnp->qsmaskinitnext);
227 }
228
229 /*
230  * Return true if an RCU grace period is in progress.  The READ_ONCE()s
231  * permit this function to be invoked without holding the root rcu_node
232  * structure's ->lock, but of course results can be subject to change.
233  */
234 static int rcu_gp_in_progress(struct rcu_state *rsp)
235 {
236         return READ_ONCE(rsp->completed) != READ_ONCE(rsp->gpnum);
237 }
238
239 /*
240  * Note a quiescent state.  Because we do not need to know
241  * how many quiescent states passed, just if there was at least
242  * one since the start of the grace period, this just sets a flag.
243  * The caller must have disabled preemption.
244  */
245 void rcu_sched_qs(void)
246 {
247         if (!__this_cpu_read(rcu_sched_data.passed_quiesce)) {
248                 trace_rcu_grace_period(TPS("rcu_sched"),
249                                        __this_cpu_read(rcu_sched_data.gpnum),
250                                        TPS("cpuqs"));
251                 __this_cpu_write(rcu_sched_data.passed_quiesce, 1);
252         }
253 }
254
255 void rcu_bh_qs(void)
256 {
257         if (!__this_cpu_read(rcu_bh_data.passed_quiesce)) {
258                 trace_rcu_grace_period(TPS("rcu_bh"),
259                                        __this_cpu_read(rcu_bh_data.gpnum),
260                                        TPS("cpuqs"));
261                 __this_cpu_write(rcu_bh_data.passed_quiesce, 1);
262         }
263 }
264
265 static DEFINE_PER_CPU(int, rcu_sched_qs_mask);
266
267 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
268         .dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE,
269         .dynticks = ATOMIC_INIT(1),
270 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_SYSIDLE
271         .dynticks_idle_nesting = DYNTICK_TASK_NEST_VALUE,
272         .dynticks_idle = ATOMIC_INIT(1),
273 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_SYSIDLE */
274 };
275
276 DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(unsigned long, rcu_qs_ctr);
277 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL_GPL(rcu_qs_ctr);
278
279 /*
280  * Let the RCU core know that this CPU has gone through the scheduler,
281  * which is a quiescent state.  This is called when the need for a
282  * quiescent state is urgent, so we burn an atomic operation and full
283  * memory barriers to let the RCU core know about it, regardless of what
284  * this CPU might (or might not) do in the near future.
285  *
286  * We inform the RCU core by emulating a zero-duration dyntick-idle
287  * period, which we in turn do by incrementing the ->dynticks counter
288  * by two.
289  */
290 static void rcu_momentary_dyntick_idle(void)
291 {
292         unsigned long flags;
293         struct rcu_data *rdp;
294         struct rcu_dynticks *rdtp;
295         int resched_mask;
296         struct rcu_state *rsp;
297
298         local_irq_save(flags);
299
300         /*
301          * Yes, we can lose flag-setting operations.  This is OK, because
302          * the flag will be set again after some delay.
303          */
304         resched_mask = raw_cpu_read(rcu_sched_qs_mask);
305         raw_cpu_write(rcu_sched_qs_mask, 0);
306
307         /* Find the flavor that needs a quiescent state. */
308         for_each_rcu_flavor(rsp) {
309                 rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
310                 if (!(resched_mask & rsp->flavor_mask))
311                         continue;
312                 smp_mb(); /* rcu_sched_qs_mask before cond_resched_completed. */
313                 if (READ_ONCE(rdp->mynode->completed) !=
314                     READ_ONCE(rdp->cond_resched_completed))
315                         continue;
316
317                 /*
318                  * Pretend to be momentarily idle for the quiescent state.
319                  * This allows the grace-period kthread to record the
320                  * quiescent state, with no need for this CPU to do anything
321                  * further.
322                  */
323                 rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
324                 smp_mb__before_atomic(); /* Earlier stuff before QS. */
325                 atomic_add(2, &rdtp->dynticks);  /* QS. */
326                 smp_mb__after_atomic(); /* Later stuff after QS. */
327                 break;
328         }
329         local_irq_restore(flags);
330 }
331
332 /*
333  * Note a context switch.  This is a quiescent state for RCU-sched,
334  * and requires special handling for preemptible RCU.
335  * The caller must have disabled preemption.
336  */
337 void rcu_note_context_switch(void)
338 {
339         trace_rcu_utilization(TPS("Start context switch"));
340         rcu_sched_qs();
341         rcu_preempt_note_context_switch();
342         if (unlikely(raw_cpu_read(rcu_sched_qs_mask)))
343                 rcu_momentary_dyntick_idle();
344         trace_rcu_utilization(TPS("End context switch"));
345 }
346 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_note_context_switch);
347
348 /*
349  * Register a quiescent state for all RCU flavors.  If there is an
350  * emergency, invoke rcu_momentary_dyntick_idle() to do a heavy-weight
351  * dyntick-idle quiescent state visible to other CPUs (but only for those
352  * RCU flavors in desperate need of a quiescent state, which will normally
353  * be none of them).  Either way, do a lightweight quiescent state for
354  * all RCU flavors.
355  */
356 void rcu_all_qs(void)
357 {
358         if (unlikely(raw_cpu_read(rcu_sched_qs_mask)))
359                 rcu_momentary_dyntick_idle();
360         this_cpu_inc(rcu_qs_ctr);
361 }
362 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_all_qs);
363
364 static long blimit = 10;        /* Maximum callbacks per rcu_do_batch. */
365 static long qhimark = 10000;    /* If this many pending, ignore blimit. */
366 static long qlowmark = 100;     /* Once only this many pending, use blimit. */
367
368 module_param(blimit, long, 0444);
369 module_param(qhimark, long, 0444);
370 module_param(qlowmark, long, 0444);
371
372 static ulong jiffies_till_first_fqs = ULONG_MAX;
373 static ulong jiffies_till_next_fqs = ULONG_MAX;
374
375 module_param(jiffies_till_first_fqs, ulong, 0644);
376 module_param(jiffies_till_next_fqs, ulong, 0644);
377
378 /*
379  * How long the grace period must be before we start recruiting
380  * quiescent-state help from rcu_note_context_switch().
381  */
382 static ulong jiffies_till_sched_qs = HZ / 20;
383 module_param(jiffies_till_sched_qs, ulong, 0644);
384
385 static bool rcu_start_gp_advanced(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
386                                   struct rcu_data *rdp);
387 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp,
388                          int (*f)(struct rcu_data *rsp, bool *isidle,
389                                   unsigned long *maxj),
390                          bool *isidle, unsigned long *maxj);
391 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp);
392 static int rcu_pending(void);
393
394 /*
395  * Return the number of RCU batches started thus far for debug & stats.
396  */
397 unsigned long rcu_batches_started(void)
398 {
399         return rcu_state_p->gpnum;
400 }
401 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_started);
402
403 /*
404  * Return the number of RCU-sched batches started thus far for debug & stats.
405  */
406 unsigned long rcu_batches_started_sched(void)
407 {
408         return rcu_sched_state.gpnum;
409 }
410 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_started_sched);
411
412 /*
413  * Return the number of RCU BH batches started thus far for debug & stats.
414  */
415 unsigned long rcu_batches_started_bh(void)
416 {
417         return rcu_bh_state.gpnum;
418 }
419 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_started_bh);
420
421 /*
422  * Return the number of RCU batches completed thus far for debug & stats.
423  */
424 unsigned long rcu_batches_completed(void)
425 {
426         return rcu_state_p->completed;
427 }
428 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed);
429
430 /*
431  * Return the number of RCU-sched batches completed thus far for debug & stats.
432  */
433 unsigned long rcu_batches_completed_sched(void)
434 {
435         return rcu_sched_state.completed;
436 }
437 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_sched);
438
439 /*
440  * Return the number of RCU BH batches completed thus far for debug & stats.
441  */
442 unsigned long rcu_batches_completed_bh(void)
443 {
444         return rcu_bh_state.completed;
445 }
446 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
447
448 /*
449  * Force a quiescent state.
450  */
451 void rcu_force_quiescent_state(void)
452 {
453         force_quiescent_state(rcu_state_p);
454 }
455 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_force_quiescent_state);
456
457 /*
458  * Force a quiescent state for RCU BH.
459  */
460 void rcu_bh_force_quiescent_state(void)
461 {
462         force_quiescent_state(&rcu_bh_state);
463 }
464 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_bh_force_quiescent_state);
465
466 /*
467  * Force a quiescent state for RCU-sched.
468  */
469 void rcu_sched_force_quiescent_state(void)
470 {
471         force_quiescent_state(&rcu_sched_state);
472 }
473 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_sched_force_quiescent_state);
474
475 /*
476  * Show the state of the grace-period kthreads.
477  */
478 void show_rcu_gp_kthreads(void)
479 {
480         struct rcu_state *rsp;
481
482         for_each_rcu_flavor(rsp) {
483                 pr_info("%s: wait state: %d ->state: %#lx\n",
484                         rsp->name, rsp->gp_state, rsp->gp_kthread->state);
485                 /* sched_show_task(rsp->gp_kthread); */
486         }
487 }
488 EXPORT_SYMBOL_GPL(show_rcu_gp_kthreads);
489
490 /*
491  * Record the number of times rcutorture tests have been initiated and
492  * terminated.  This information allows the debugfs tracing stats to be
493  * correlated to the rcutorture messages, even when the rcutorture module
494  * is being repeatedly loaded and unloaded.  In other words, we cannot
495  * store this state in rcutorture itself.
496  */
497 void rcutorture_record_test_transition(void)
498 {
499         rcutorture_testseq++;
500         rcutorture_vernum = 0;
501 }
502 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_test_transition);
503
504 /*
505  * Send along grace-period-related data for rcutorture diagnostics.
506  */
507 void rcutorture_get_gp_data(enum rcutorture_type test_type, int *flags,
508                             unsigned long *gpnum, unsigned long *completed)
509 {
510         struct rcu_state *rsp = NULL;
511
512         switch (test_type) {
513         case RCU_FLAVOR:
514                 rsp = rcu_state_p;
515                 break;
516         case RCU_BH_FLAVOR:
517                 rsp = &rcu_bh_state;
518                 break;
519         case RCU_SCHED_FLAVOR:
520                 rsp = &rcu_sched_state;
521                 break;
522         default:
523                 break;
524         }
525         if (rsp != NULL) {
526                 *flags = READ_ONCE(rsp->gp_flags);
527                 *gpnum = READ_ONCE(rsp->gpnum);
528                 *completed = READ_ONCE(rsp->completed);
529                 return;
530         }
531         *flags = 0;
532         *gpnum = 0;
533         *completed = 0;
534 }
535 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_get_gp_data);
536
537 /*
538  * Record the number of writer passes through the current rcutorture test.
539  * This is also used to correlate debugfs tracing stats with the rcutorture
540  * messages.
541  */
542 void rcutorture_record_progress(unsigned long vernum)
543 {
544         rcutorture_vernum++;
545 }
546 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_progress);
547
548 /*
549  * Does the CPU have callbacks ready to be invoked?
550  */
551 static int
552 cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(struct rcu_data *rdp)
553 {
554         return &rdp->nxtlist != rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] &&
555                rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != NULL;
556 }
557
558 /*
559  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
560  */
561 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
562 {
563         return &rsp->node[0];
564 }
565
566 /*
567  * Is there any need for future grace periods?
568  * Interrupts must be disabled.  If the caller does not hold the root
569  * rnp_node structure's ->lock, the results are advisory only.
570  */
571 static int rcu_future_needs_gp(struct rcu_state *rsp)
572 {
573         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
574         int idx = (READ_ONCE(rnp->completed) + 1) & 0x1;
575         int *fp = &rnp->need_future_gp[idx];
576
577         return READ_ONCE(*fp);
578 }
579
580 /*
581  * Does the current CPU require a not-yet-started grace period?
582  * The caller must have disabled interrupts to prevent races with
583  * normal callback registry.
584  */
585 static int
586 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
587 {
588         int i;
589
590         if (rcu_gp_in_progress(rsp))
591                 return 0;  /* No, a grace period is already in progress. */
592         if (rcu_future_needs_gp(rsp))
593                 return 1;  /* Yes, a no-CBs CPU needs one. */
594         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL])
595                 return 0;  /* No, this is a no-CBs (or offline) CPU. */
596         if (*rdp->nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL])
597                 return 1;  /* Yes, this CPU has newly registered callbacks. */
598         for (i = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++)
599                 if (rdp->nxttail[i - 1] != rdp->nxttail[i] &&
600                     ULONG_CMP_LT(READ_ONCE(rsp->completed),
601                                  rdp->nxtcompleted[i]))
602                         return 1;  /* Yes, CBs for future grace period. */
603         return 0; /* No grace period needed. */
604 }
605
606 /*
607  * rcu_eqs_enter_common - current CPU is moving towards extended quiescent state
608  *
609  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter now is zero,
610  * we really have entered idle, and must do the appropriate accounting.
611  * The caller must have disabled interrupts.
612  */
613 static void rcu_eqs_enter_common(long long oldval, bool user)
614 {
615         struct rcu_state *rsp;
616         struct rcu_data *rdp;
617         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
618
619         trace_rcu_dyntick(TPS("Start"), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
620         if (IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
621             !user && !is_idle_task(current)) {
622                 struct task_struct *idle __maybe_unused =
623                         idle_task(smp_processor_id());
624
625                 trace_rcu_dyntick(TPS("Error on entry: not idle task"), oldval, 0);
626                 ftrace_dump(DUMP_ORIG);
627                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
628                           current->pid, current->comm,
629                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
630         }
631         for_each_rcu_flavor(rsp) {
632                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
633                 do_nocb_deferred_wakeup(rdp);
634         }
635         rcu_prepare_for_idle();
636         /* CPUs seeing atomic_inc() must see prior RCU read-side crit sects */
637         smp_mb__before_atomic();  /* See above. */
638         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
639         smp_mb__after_atomic();  /* Force ordering with next sojourn. */
640         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
641                      atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1);
642         rcu_dynticks_task_enter();
643
644         /*
645          * It is illegal to enter an extended quiescent state while
646          * in an RCU read-side critical section.
647          */
648         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_lock_map),
649                            "Illegal idle entry in RCU read-side critical section.");
650         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map),
651                            "Illegal idle entry in RCU-bh read-side critical section.");
652         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
653                            "Illegal idle entry in RCU-sched read-side critical section.");
654 }
655
656 /*
657  * Enter an RCU extended quiescent state, which can be either the
658  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
659  */
660 static void rcu_eqs_enter(bool user)
661 {
662         long long oldval;
663         struct rcu_dynticks *rdtp;
664
665         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
666         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
667         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
668                      (oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == 0);
669         if ((oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == DYNTICK_TASK_NEST_VALUE) {
670                 rdtp->dynticks_nesting = 0;
671                 rcu_eqs_enter_common(oldval, user);
672         } else {
673                 rdtp->dynticks_nesting -= DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
674         }
675 }
676
677 /**
678  * rcu_idle_enter - inform RCU that current CPU is entering idle
679  *
680  * Enter idle mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
681  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
682  * critical sections can occur in irq handlers in idle, a possibility
683  * handled by irq_enter() and irq_exit().)
684  *
685  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to zero to allow for
686  * the possibility of usermode upcalls having messed up our count
687  * of interrupt nesting level during the prior busy period.
688  */
689 void rcu_idle_enter(void)
690 {
691         unsigned long flags;
692
693         local_irq_save(flags);
694         rcu_eqs_enter(false);
695         rcu_sysidle_enter(0);
696         local_irq_restore(flags);
697 }
698 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_idle_enter);
699
700 #ifdef CONFIG_RCU_USER_QS
701 /**
702  * rcu_user_enter - inform RCU that we are resuming userspace.
703  *
704  * Enter RCU idle mode right before resuming userspace.  No use of RCU
705  * is permitted between this call and rcu_user_exit(). This way the
706  * CPU doesn't need to maintain the tick for RCU maintenance purposes
707  * when the CPU runs in userspace.
708  */
709 void rcu_user_enter(void)
710 {
711         rcu_eqs_enter(1);
712 }
713 #endif /* CONFIG_RCU_USER_QS */
714
715 /**
716  * rcu_irq_exit - inform RCU that current CPU is exiting irq towards idle
717  *
718  * Exit from an interrupt handler, which might possibly result in entering
719  * idle mode, in other words, leaving the mode in which read-side critical
720  * sections can occur.
721  *
722  * This code assumes that the idle loop never does anything that might
723  * result in unbalanced calls to irq_enter() and irq_exit().  If your
724  * architecture violates this assumption, RCU will give you what you
725  * deserve, good and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
726  *
727  * Use things like work queues to work around this limitation.
728  *
729  * You have been warned.
730  */
731 void rcu_irq_exit(void)
732 {
733         unsigned long flags;
734         long long oldval;
735         struct rcu_dynticks *rdtp;
736
737         local_irq_save(flags);
738         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
739         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
740         rdtp->dynticks_nesting--;
741         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
742                      rdtp->dynticks_nesting < 0);
743         if (rdtp->dynticks_nesting)
744                 trace_rcu_dyntick(TPS("--="), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
745         else
746                 rcu_eqs_enter_common(oldval, true);
747         rcu_sysidle_enter(1);
748         local_irq_restore(flags);
749 }
750
751 /*
752  * rcu_eqs_exit_common - current CPU moving away from extended quiescent state
753  *
754  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter was previously zero,
755  * we really have exited idle, and must do the appropriate accounting.
756  * The caller must have disabled interrupts.
757  */
758 static void rcu_eqs_exit_common(long long oldval, int user)
759 {
760         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
761
762         rcu_dynticks_task_exit();
763         smp_mb__before_atomic();  /* Force ordering w/previous sojourn. */
764         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
765         /* CPUs seeing atomic_inc() must see later RCU read-side crit sects */
766         smp_mb__after_atomic();  /* See above. */
767         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
768                      !(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
769         rcu_cleanup_after_idle();
770         trace_rcu_dyntick(TPS("End"), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
771         if (IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
772             !user && !is_idle_task(current)) {
773                 struct task_struct *idle __maybe_unused =
774                         idle_task(smp_processor_id());
775
776                 trace_rcu_dyntick(TPS("Error on exit: not idle task"),
777                                   oldval, rdtp->dynticks_nesting);
778                 ftrace_dump(DUMP_ORIG);
779                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
780                           current->pid, current->comm,
781                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
782         }
783 }
784
785 /*
786  * Exit an RCU extended quiescent state, which can be either the
787  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
788  */
789 static void rcu_eqs_exit(bool user)
790 {
791         struct rcu_dynticks *rdtp;
792         long long oldval;
793
794         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
795         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
796         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) && oldval < 0);
797         if (oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) {
798                 rdtp->dynticks_nesting += DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
799         } else {
800                 rdtp->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
801                 rcu_eqs_exit_common(oldval, user);
802         }
803 }
804
805 /**
806  * rcu_idle_exit - inform RCU that current CPU is leaving idle
807  *
808  * Exit idle mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
809  * read-side critical sections can occur.
810  *
811  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to DYNTICK_TASK_NEST to
812  * allow for the possibility of usermode upcalls messing up our count
813  * of interrupt nesting level during the busy period that is just
814  * now starting.
815  */
816 void rcu_idle_exit(void)
817 {
818         unsigned long flags;
819
820         local_irq_save(flags);
821         rcu_eqs_exit(false);
822         rcu_sysidle_exit(0);
823         local_irq_restore(flags);
824 }
825 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_idle_exit);
826
827 #ifdef CONFIG_RCU_USER_QS
828 /**
829  * rcu_user_exit - inform RCU that we are exiting userspace.
830  *
831  * Exit RCU idle mode while entering the kernel because it can
832  * run a RCU read side critical section anytime.
833  */
834 void rcu_user_exit(void)
835 {
836         rcu_eqs_exit(1);
837 }
838 #endif /* CONFIG_RCU_USER_QS */
839
840 /**
841  * rcu_irq_enter - inform RCU that current CPU is entering irq away from idle
842  *
843  * Enter an interrupt handler, which might possibly result in exiting
844  * idle mode, in other words, entering the mode in which read-side critical
845  * sections can occur.
846  *
847  * Note that the Linux kernel is fully capable of entering an interrupt
848  * handler that it never exits, for example when doing upcalls to
849  * user mode!  This code assumes that the idle loop never does upcalls to
850  * user mode.  If your architecture does do upcalls from the idle loop (or
851  * does anything else that results in unbalanced calls to the irq_enter()
852  * and irq_exit() functions), RCU will give you what you deserve, good
853  * and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
854  *
855  * Use things like work queues to work around this limitation.
856  *
857  * You have been warned.
858  */
859 void rcu_irq_enter(void)
860 {
861         unsigned long flags;
862         struct rcu_dynticks *rdtp;
863         long long oldval;
864
865         local_irq_save(flags);
866         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
867         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
868         rdtp->dynticks_nesting++;
869         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
870                      rdtp->dynticks_nesting == 0);
871         if (oldval)
872                 trace_rcu_dyntick(TPS("++="), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
873         else
874                 rcu_eqs_exit_common(oldval, true);
875         rcu_sysidle_exit(1);
876         local_irq_restore(flags);
877 }
878
879 /**
880  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
881  *
882  * If the CPU was idle from RCU's viewpoint, update rdtp->dynticks and
883  * rdtp->dynticks_nmi_nesting to let the RCU grace-period handling know
884  * that the CPU is active.  This implementation permits nested NMIs, as
885  * long as the nesting level does not overflow an int.  (You will probably
886  * run out of stack space first.)
887  */
888 void rcu_nmi_enter(void)
889 {
890         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
891         int incby = 2;
892
893         /* Complain about underflow. */
894         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nmi_nesting < 0);
895
896         /*
897          * If idle from RCU viewpoint, atomically increment ->dynticks
898          * to mark non-idle and increment ->dynticks_nmi_nesting by one.
899          * Otherwise, increment ->dynticks_nmi_nesting by two.  This means
900          * if ->dynticks_nmi_nesting is equal to one, we are guaranteed
901          * to be in the outermost NMI handler that interrupted an RCU-idle
902          * period (observation due to Andy Lutomirski).
903          */
904         if (!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1)) {
905                 smp_mb__before_atomic();  /* Force delay from prior write. */
906                 atomic_inc(&rdtp->dynticks);
907                 /* atomic_inc() before later RCU read-side crit sects */
908                 smp_mb__after_atomic();  /* See above. */
909                 WARN_ON_ONCE(!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
910                 incby = 1;
911         }
912         rdtp->dynticks_nmi_nesting += incby;
913         barrier();
914 }
915
916 /**
917  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
918  *
919  * If we are returning from the outermost NMI handler that interrupted an
920  * RCU-idle period, update rdtp->dynticks and rdtp->dynticks_nmi_nesting
921  * to let the RCU grace-period handling know that the CPU is back to
922  * being RCU-idle.
923  */
924 void rcu_nmi_exit(void)
925 {
926         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
927
928         /*
929          * Check for ->dynticks_nmi_nesting underflow and bad ->dynticks.
930          * (We are exiting an NMI handler, so RCU better be paying attention
931          * to us!)
932          */
933         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nmi_nesting <= 0);
934         WARN_ON_ONCE(!(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1));
935
936         /*
937          * If the nesting level is not 1, the CPU wasn't RCU-idle, so
938          * leave it in non-RCU-idle state.
939          */
940         if (rdtp->dynticks_nmi_nesting != 1) {
941                 rdtp->dynticks_nmi_nesting -= 2;
942                 return;
943         }
944
945         /* This NMI interrupted an RCU-idle CPU, restore RCU-idleness. */
946         rdtp->dynticks_nmi_nesting = 0;
947         /* CPUs seeing atomic_inc() must see prior RCU read-side crit sects */
948         smp_mb__before_atomic();  /* See above. */
949         atomic_inc(&rdtp->dynticks);
950         smp_mb__after_atomic();  /* Force delay to next write. */
951         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdtp->dynticks) & 0x1);
952 }
953
954 /**
955  * __rcu_is_watching - are RCU read-side critical sections safe?
956  *
957  * Return true if RCU is watching the running CPU, which means that
958  * this CPU can safely enter RCU read-side critical sections.  Unlike
959  * rcu_is_watching(), the caller of __rcu_is_watching() must have at
960  * least disabled preemption.
961  */
962 bool notrace __rcu_is_watching(void)
963 {
964         return atomic_read(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks.dynticks)) & 0x1;
965 }
966
967 /**
968  * rcu_is_watching - see if RCU thinks that the current CPU is idle
969  *
970  * If the current CPU is in its idle loop and is neither in an interrupt
971  * or NMI handler, return true.
972  */
973 bool notrace rcu_is_watching(void)
974 {
975         bool ret;
976
977         preempt_disable();
978         ret = __rcu_is_watching();
979         preempt_enable();
980         return ret;
981 }
982 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_is_watching);
983
984 #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
985
986 /*
987  * Is the current CPU online?  Disable preemption to avoid false positives
988  * that could otherwise happen due to the current CPU number being sampled,
989  * this task being preempted, its old CPU being taken offline, resuming
990  * on some other CPU, then determining that its old CPU is now offline.
991  * It is OK to use RCU on an offline processor during initial boot, hence
992  * the check for rcu_scheduler_fully_active.  Note also that it is OK
993  * for a CPU coming online to use RCU for one jiffy prior to marking itself
994  * online in the cpu_online_mask.  Similarly, it is OK for a CPU going
995  * offline to continue to use RCU for one jiffy after marking itself
996  * offline in the cpu_online_mask.  This leniency is necessary given the
997  * non-atomic nature of the online and offline processing, for example,
998  * the fact that a CPU enters the scheduler after completing the CPU_DYING
999  * notifiers.
1000  *
1001  * This is also why RCU internally marks CPUs online during the
1002  * CPU_UP_PREPARE phase and offline during the CPU_DEAD phase.
1003  *
1004  * Disable checking if in an NMI handler because we cannot safely report
1005  * errors from NMI handlers anyway.
1006  */
1007 bool rcu_lockdep_current_cpu_online(void)
1008 {
1009         struct rcu_data *rdp;
1010         struct rcu_node *rnp;
1011         bool ret;
1012
1013         if (in_nmi())
1014                 return true;
1015         preempt_disable();
1016         rdp = this_cpu_ptr(&rcu_sched_data);
1017         rnp = rdp->mynode;
1018         ret = (rdp->grpmask & rcu_rnp_online_cpus(rnp)) ||
1019               !rcu_scheduler_fully_active;
1020         preempt_enable();
1021         return ret;
1022 }
1023 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_lockdep_current_cpu_online);
1024
1025 #endif /* #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU) */
1026
1027 /**
1028  * rcu_is_cpu_rrupt_from_idle - see if idle or immediately interrupted from idle
1029  *
1030  * If the current CPU is idle or running at a first-level (not nested)
1031  * interrupt from idle, return true.  The caller must have at least
1032  * disabled preemption.
1033  */
1034 static int rcu_is_cpu_rrupt_from_idle(void)
1035 {
1036         return __this_cpu_read(rcu_dynticks.dynticks_nesting) <= 1;
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
1041  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
1042  * is in dynticks idle mode, which is an extended quiescent state.
1043  */
1044 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp,
1045                                          bool *isidle, unsigned long *maxj)
1046 {
1047         rdp->dynticks_snap = atomic_add_return(0, &rdp->dynticks->dynticks);
1048         rcu_sysidle_check_cpu(rdp, isidle, maxj);
1049         if ((rdp->dynticks_snap & 0x1) == 0) {
1050                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("dti"));
1051                 return 1;
1052         } else {
1053                 if (ULONG_CMP_LT(READ_ONCE(rdp->gpnum) + ULONG_MAX / 4,
1054                                  rdp->mynode->gpnum))
1055                         WRITE_ONCE(rdp->gpwrap, true);
1056                 return 0;
1057         }
1058 }
1059
1060 /*
1061  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
1062  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
1063  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
1064  * for this same CPU, or by virtue of having been offline.
1065  */
1066 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp,
1067                                     bool *isidle, unsigned long *maxj)
1068 {
1069         unsigned int curr;
1070         int *rcrmp;
1071         unsigned int snap;
1072
1073         curr = (unsigned int)atomic_add_return(0, &rdp->dynticks->dynticks);
1074         snap = (unsigned int)rdp->dynticks_snap;
1075
1076         /*
1077          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
1078          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
1079          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
1080          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
1081          * read-side critical section that started before the beginning
1082          * of the current RCU grace period.
1083          */
1084         if ((curr & 0x1) == 0 || UINT_CMP_GE(curr, snap + 2)) {
1085                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("dti"));
1086                 rdp->dynticks_fqs++;
1087                 return 1;
1088         }
1089
1090         /*
1091          * Check for the CPU being offline, but only if the grace period
1092          * is old enough.  We don't need to worry about the CPU changing
1093          * state: If we see it offline even once, it has been through a
1094          * quiescent state.
1095          *
1096          * The reason for insisting that the grace period be at least
1097          * one jiffy old is that CPUs that are not quite online and that
1098          * have just gone offline can still execute RCU read-side critical
1099          * sections.
1100          */
1101         if (ULONG_CMP_GE(rdp->rsp->gp_start + 2, jiffies))
1102                 return 0;  /* Grace period is not old enough. */
1103         barrier();
1104         if (cpu_is_offline(rdp->cpu)) {
1105                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("ofl"));
1106                 rdp->offline_fqs++;
1107                 return 1;
1108         }
1109
1110         /*
1111          * A CPU running for an extended time within the kernel can
1112          * delay RCU grace periods.  When the CPU is in NO_HZ_FULL mode,
1113          * even context-switching back and forth between a pair of
1114          * in-kernel CPU-bound tasks cannot advance grace periods.
1115          * So if the grace period is old enough, make the CPU pay attention.
1116          * Note that the unsynchronized assignments to the per-CPU
1117          * rcu_sched_qs_mask variable are safe.  Yes, setting of
1118          * bits can be lost, but they will be set again on the next
1119          * force-quiescent-state pass.  So lost bit sets do not result
1120          * in incorrect behavior, merely in a grace period lasting
1121          * a few jiffies longer than it might otherwise.  Because
1122          * there are at most four threads involved, and because the
1123          * updates are only once every few jiffies, the probability of
1124          * lossage (and thus of slight grace-period extension) is
1125          * quite low.
1126          *
1127          * Note that if the jiffies_till_sched_qs boot/sysfs parameter
1128          * is set too high, we override with half of the RCU CPU stall
1129          * warning delay.
1130          */
1131         rcrmp = &per_cpu(rcu_sched_qs_mask, rdp->cpu);
1132         if (ULONG_CMP_GE(jiffies,
1133                          rdp->rsp->gp_start + jiffies_till_sched_qs) ||
1134             ULONG_CMP_GE(jiffies, rdp->rsp->jiffies_resched)) {
1135                 if (!(READ_ONCE(*rcrmp) & rdp->rsp->flavor_mask)) {
1136                         WRITE_ONCE(rdp->cond_resched_completed,
1137                                    READ_ONCE(rdp->mynode->completed));
1138                         smp_mb(); /* ->cond_resched_completed before *rcrmp. */
1139                         WRITE_ONCE(*rcrmp,
1140                                    READ_ONCE(*rcrmp) + rdp->rsp->flavor_mask);
1141                         resched_cpu(rdp->cpu);  /* Force CPU into scheduler. */
1142                         rdp->rsp->jiffies_resched += 5; /* Enable beating. */
1143                 } else if (ULONG_CMP_GE(jiffies, rdp->rsp->jiffies_resched)) {
1144                         /* Time to beat on that CPU again! */
1145                         resched_cpu(rdp->cpu);  /* Force CPU into scheduler. */
1146                         rdp->rsp->jiffies_resched += 5; /* Re-enable beating. */
1147                 }
1148         }
1149
1150         return 0;
1151 }
1152
1153 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
1154 {
1155         unsigned long j = jiffies;
1156         unsigned long j1;
1157
1158         rsp->gp_start = j;
1159         smp_wmb(); /* Record start time before stall time. */
1160         j1 = rcu_jiffies_till_stall_check();
1161         WRITE_ONCE(rsp->jiffies_stall, j + j1);
1162         rsp->jiffies_resched = j + j1 / 2;
1163         rsp->n_force_qs_gpstart = READ_ONCE(rsp->n_force_qs);
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Complain about starvation of grace-period kthread.
1168  */
1169 static void rcu_check_gp_kthread_starvation(struct rcu_state *rsp)
1170 {
1171         unsigned long gpa;
1172         unsigned long j;
1173
1174         j = jiffies;
1175         gpa = READ_ONCE(rsp->gp_activity);
1176         if (j - gpa > 2 * HZ)
1177                 pr_err("%s kthread starved for %ld jiffies! g%lu c%lu f%#x s%d ->state=%#lx\n",
1178                        rsp->name, j - gpa,
1179                        rsp->gpnum, rsp->completed,
1180                        rsp->gp_flags, rsp->gp_state,
1181                        rsp->gp_kthread ? rsp->gp_kthread->state : 0);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Dump stacks of all tasks running on stalled CPUs.
1186  */
1187 static void rcu_dump_cpu_stacks(struct rcu_state *rsp)
1188 {
1189         int cpu;
1190         unsigned long flags;
1191         struct rcu_node *rnp;
1192
1193         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1194                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1195                 if (rnp->qsmask != 0) {
1196                         for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
1197                                 if (rnp->qsmask & (1UL << cpu))
1198                                         dump_cpu_task(rnp->grplo + cpu);
1199                 }
1200                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1201         }
1202 }
1203
1204 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, unsigned long gpnum)
1205 {
1206         int cpu;
1207         long delta;
1208         unsigned long flags;
1209         unsigned long gpa;
1210         unsigned long j;
1211         int ndetected = 0;
1212         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1213         long totqlen = 0;
1214
1215         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
1216
1217         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1218         delta = jiffies - READ_ONCE(rsp->jiffies_stall);
1219         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || !rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1220                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1221                 return;
1222         }
1223         WRITE_ONCE(rsp->jiffies_stall,
1224                    jiffies + 3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3);
1225         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1226
1227         /*
1228          * OK, time to rat on our buddy...
1229          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
1230          * RCU CPU stall warnings.
1231          */
1232         pr_err("INFO: %s detected stalls on CPUs/tasks:",
1233                rsp->name);
1234         print_cpu_stall_info_begin();
1235         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1236                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1237                 ndetected += rcu_print_task_stall(rnp);
1238                 if (rnp->qsmask != 0) {
1239                         for (cpu = 0; cpu <= rnp->grphi - rnp->grplo; cpu++)
1240                                 if (rnp->qsmask & (1UL << cpu)) {
1241                                         print_cpu_stall_info(rsp,
1242                                                              rnp->grplo + cpu);
1243                                         ndetected++;
1244                                 }
1245                 }
1246                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1247         }
1248
1249         print_cpu_stall_info_end();
1250         for_each_possible_cpu(cpu)
1251                 totqlen += per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->qlen;
1252         pr_cont("(detected by %d, t=%ld jiffies, g=%ld, c=%ld, q=%lu)\n",
1253                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start),
1254                (long)rsp->gpnum, (long)rsp->completed, totqlen);
1255         if (ndetected) {
1256                 rcu_dump_cpu_stacks(rsp);
1257         } else {
1258                 if (READ_ONCE(rsp->gpnum) != gpnum ||
1259                     READ_ONCE(rsp->completed) == gpnum) {
1260                         pr_err("INFO: Stall ended before state dump start\n");
1261                 } else {
1262                         j = jiffies;
1263                         gpa = READ_ONCE(rsp->gp_activity);
1264                         pr_err("All QSes seen, last %s kthread activity %ld (%ld-%ld), jiffies_till_next_fqs=%ld, root ->qsmask %#lx\n",
1265                                rsp->name, j - gpa, j, gpa,
1266                                jiffies_till_next_fqs,
1267                                rcu_get_root(rsp)->qsmask);
1268                         /* In this case, the current CPU might be at fault. */
1269                         sched_show_task(current);
1270                 }
1271         }
1272
1273         /* Complain about tasks blocking the grace period. */
1274         rcu_print_detail_task_stall(rsp);
1275
1276         rcu_check_gp_kthread_starvation(rsp);
1277
1278         force_quiescent_state(rsp);  /* Kick them all. */
1279 }
1280
1281 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
1282 {
1283         int cpu;
1284         unsigned long flags;
1285         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1286         long totqlen = 0;
1287
1288         /*
1289          * OK, time to rat on ourselves...
1290          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
1291          * RCU CPU stall warnings.
1292          */
1293         pr_err("INFO: %s self-detected stall on CPU", rsp->name);
1294         print_cpu_stall_info_begin();
1295         print_cpu_stall_info(rsp, smp_processor_id());
1296         print_cpu_stall_info_end();
1297         for_each_possible_cpu(cpu)
1298                 totqlen += per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)->qlen;
1299         pr_cont(" (t=%lu jiffies g=%ld c=%ld q=%lu)\n",
1300                 jiffies - rsp->gp_start,
1301                 (long)rsp->gpnum, (long)rsp->completed, totqlen);
1302
1303         rcu_check_gp_kthread_starvation(rsp);
1304
1305         rcu_dump_cpu_stacks(rsp);
1306
1307         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
1308         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, READ_ONCE(rsp->jiffies_stall)))
1309                 WRITE_ONCE(rsp->jiffies_stall,
1310                            jiffies + 3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3);
1311         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1312
1313         /*
1314          * Attempt to revive the RCU machinery by forcing a context switch.
1315          *
1316          * A context switch would normally allow the RCU state machine to make
1317          * progress and it could be we're stuck in kernel space without context
1318          * switches for an entirely unreasonable amount of time.
1319          */
1320         resched_cpu(smp_processor_id());
1321 }
1322
1323 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1324 {
1325         unsigned long completed;
1326         unsigned long gpnum;
1327         unsigned long gps;
1328         unsigned long j;
1329         unsigned long js;
1330         struct rcu_node *rnp;
1331
1332         if (rcu_cpu_stall_suppress || !rcu_gp_in_progress(rsp))
1333                 return;
1334         j = jiffies;
1335
1336         /*
1337          * Lots of memory barriers to reject false positives.
1338          *
1339          * The idea is to pick up rsp->gpnum, then rsp->jiffies_stall,
1340          * then rsp->gp_start, and finally rsp->completed.  These values
1341          * are updated in the opposite order with memory barriers (or
1342          * equivalent) during grace-period initialization and cleanup.
1343          * Now, a false positive can occur if we get an new value of
1344          * rsp->gp_start and a old value of rsp->jiffies_stall.  But given
1345          * the memory barriers, the only way that this can happen is if one
1346          * grace period ends and another starts between these two fetches.
1347          * Detect this by comparing rsp->completed with the previous fetch
1348          * from rsp->gpnum.
1349          *
1350          * Given this check, comparisons of jiffies, rsp->jiffies_stall,
1351          * and rsp->gp_start suffice to forestall false positives.
1352          */
1353         gpnum = READ_ONCE(rsp->gpnum);
1354         smp_rmb(); /* Pick up ->gpnum first... */
1355         js = READ_ONCE(rsp->jiffies_stall);
1356         smp_rmb(); /* ...then ->jiffies_stall before the rest... */
1357         gps = READ_ONCE(rsp->gp_start);
1358         smp_rmb(); /* ...and finally ->gp_start before ->completed. */
1359         completed = READ_ONCE(rsp->completed);
1360         if (ULONG_CMP_GE(completed, gpnum) ||
1361             ULONG_CMP_LT(j, js) ||
1362             ULONG_CMP_GE(gps, js))
1363                 return; /* No stall or GP completed since entering function. */
1364         rnp = rdp->mynode;
1365         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1366             (READ_ONCE(rnp->qsmask) & rdp->grpmask)) {
1367
1368                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
1369                 print_cpu_stall(rsp);
1370
1371         } else if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1372                    ULONG_CMP_GE(j, js + RCU_STALL_RAT_DELAY)) {
1373
1374                 /* They had a few time units to dump stack, so complain. */
1375                 print_other_cpu_stall(rsp, gpnum);
1376         }
1377 }
1378
1379 /**
1380  * rcu_cpu_stall_reset - prevent further stall warnings in current grace period
1381  *
1382  * Set the stall-warning timeout way off into the future, thus preventing
1383  * any RCU CPU stall-warning messages from appearing in the current set of
1384  * RCU grace periods.
1385  *
1386  * The caller must disable hard irqs.
1387  */
1388 void rcu_cpu_stall_reset(void)
1389 {
1390         struct rcu_state *rsp;
1391
1392         for_each_rcu_flavor(rsp)
1393                 WRITE_ONCE(rsp->jiffies_stall, jiffies + ULONG_MAX / 2);
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Initialize the specified rcu_data structure's default callback list
1398  * to empty.  The default callback list is the one that is not used by
1399  * no-callbacks CPUs.
1400  */
1401 static void init_default_callback_list(struct rcu_data *rdp)
1402 {
1403         int i;
1404
1405         rdp->nxtlist = NULL;
1406         for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
1407                 rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Initialize the specified rcu_data structure's callback list to empty.
1412  */
1413 static void init_callback_list(struct rcu_data *rdp)
1414 {
1415         if (init_nocb_callback_list(rdp))
1416                 return;
1417         init_default_callback_list(rdp);
1418 }
1419
1420 /*
1421  * Determine the value that ->completed will have at the end of the
1422  * next subsequent grace period.  This is used to tag callbacks so that
1423  * a CPU can invoke callbacks in a timely fashion even if that CPU has
1424  * been dyntick-idle for an extended period with callbacks under the
1425  * influence of RCU_FAST_NO_HZ.
1426  *
1427  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1428  */
1429 static unsigned long rcu_cbs_completed(struct rcu_state *rsp,
1430                                        struct rcu_node *rnp)
1431 {
1432         /*
1433          * If RCU is idle, we just wait for the next grace period.
1434          * But we can only be sure that RCU is idle if we are looking
1435          * at the root rcu_node structure -- otherwise, a new grace
1436          * period might have started, but just not yet gotten around
1437          * to initializing the current non-root rcu_node structure.
1438          */
1439         if (rcu_get_root(rsp) == rnp && rnp->gpnum == rnp->completed)
1440                 return rnp->completed + 1;
1441
1442         /*
1443          * Otherwise, wait for a possible partial grace period and
1444          * then the subsequent full grace period.
1445          */
1446         return rnp->completed + 2;
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Trace-event helper function for rcu_start_future_gp() and
1451  * rcu_nocb_wait_gp().
1452  */
1453 static void trace_rcu_future_gp(struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp,
1454                                 unsigned long c, const char *s)
1455 {
1456         trace_rcu_future_grace_period(rdp->rsp->name, rnp->gpnum,
1457                                       rnp->completed, c, rnp->level,
1458                                       rnp->grplo, rnp->grphi, s);
1459 }
1460
1461 /*
1462  * Start some future grace period, as needed to handle newly arrived
1463  * callbacks.  The required future grace periods are recorded in each
1464  * rcu_node structure's ->need_future_gp field.  Returns true if there
1465  * is reason to awaken the grace-period kthread.
1466  *
1467  * The caller must hold the specified rcu_node structure's ->lock.
1468  */
1469 static bool __maybe_unused
1470 rcu_start_future_gp(struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp,
1471                     unsigned long *c_out)
1472 {
1473         unsigned long c;
1474         int i;
1475         bool ret = false;
1476         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rdp->rsp);
1477
1478         /*
1479          * Pick up grace-period number for new callbacks.  If this
1480          * grace period is already marked as needed, return to the caller.
1481          */
1482         c = rcu_cbs_completed(rdp->rsp, rnp);
1483         trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startleaf"));
1484         if (rnp->need_future_gp[c & 0x1]) {
1485                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Prestartleaf"));
1486                 goto out;
1487         }
1488
1489         /*
1490          * If either this rcu_node structure or the root rcu_node structure
1491          * believe that a grace period is in progress, then we must wait
1492          * for the one following, which is in "c".  Because our request
1493          * will be noticed at the end of the current grace period, we don't
1494          * need to explicitly start one.  We only do the lockless check
1495          * of rnp_root's fields if the current rcu_node structure thinks
1496          * there is no grace period in flight, and because we hold rnp->lock,
1497          * the only possible change is when rnp_root's two fields are
1498          * equal, in which case rnp_root->gpnum might be concurrently
1499          * incremented.  But that is OK, as it will just result in our
1500          * doing some extra useless work.
1501          */
1502         if (rnp->gpnum != rnp->completed ||
1503             READ_ONCE(rnp_root->gpnum) != READ_ONCE(rnp_root->completed)) {
1504                 rnp->need_future_gp[c & 0x1]++;
1505                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedleaf"));
1506                 goto out;
1507         }
1508
1509         /*
1510          * There might be no grace period in progress.  If we don't already
1511          * hold it, acquire the root rcu_node structure's lock in order to
1512          * start one (if needed).
1513          */
1514         if (rnp != rnp_root) {
1515                 raw_spin_lock(&rnp_root->lock);
1516                 smp_mb__after_unlock_lock();
1517         }
1518
1519         /*
1520          * Get a new grace-period number.  If there really is no grace
1521          * period in progress, it will be smaller than the one we obtained
1522          * earlier.  Adjust callbacks as needed.  Note that even no-CBs
1523          * CPUs have a ->nxtcompleted[] array, so no no-CBs checks needed.
1524          */
1525         c = rcu_cbs_completed(rdp->rsp, rnp_root);
1526         for (i = RCU_DONE_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++)
1527                 if (ULONG_CMP_LT(c, rdp->nxtcompleted[i]))
1528                         rdp->nxtcompleted[i] = c;
1529
1530         /*
1531          * If the needed for the required grace period is already
1532          * recorded, trace and leave.
1533          */
1534         if (rnp_root->need_future_gp[c & 0x1]) {
1535                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Prestartedroot"));
1536                 goto unlock_out;
1537         }
1538
1539         /* Record the need for the future grace period. */
1540         rnp_root->need_future_gp[c & 0x1]++;
1541
1542         /* If a grace period is not already in progress, start one. */
1543         if (rnp_root->gpnum != rnp_root->completed) {
1544                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedleafroot"));
1545         } else {
1546                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedroot"));
1547                 ret = rcu_start_gp_advanced(rdp->rsp, rnp_root, rdp);
1548         }
1549 unlock_out:
1550         if (rnp != rnp_root)
1551                 raw_spin_unlock(&rnp_root->lock);
1552 out:
1553         if (c_out != NULL)
1554                 *c_out = c;
1555         return ret;
1556 }
1557
1558 /*
1559  * Clean up any old requests for the just-ended grace period.  Also return
1560  * whether any additional grace periods have been requested.  Also invoke
1561  * rcu_nocb_gp_cleanup() in order to wake up any no-callbacks kthreads
1562  * waiting for this grace period to complete.
1563  */
1564 static int rcu_future_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp)
1565 {
1566         int c = rnp->completed;
1567         int needmore;
1568         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1569
1570         rcu_nocb_gp_cleanup(rsp, rnp);
1571         rnp->need_future_gp[c & 0x1] = 0;
1572         needmore = rnp->need_future_gp[(c + 1) & 0x1];
1573         trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c,
1574                             needmore ? TPS("CleanupMore") : TPS("Cleanup"));
1575         return needmore;
1576 }
1577
1578 /*
1579  * Awaken the grace-period kthread for the specified flavor of RCU.
1580  * Don't do a self-awaken, and don't bother awakening when there is
1581  * nothing for the grace-period kthread to do (as in several CPUs
1582  * raced to awaken, and we lost), and finally don't try to awaken
1583  * a kthread that has not yet been created.
1584  */
1585 static void rcu_gp_kthread_wake(struct rcu_state *rsp)
1586 {
1587         if (current == rsp->gp_kthread ||
1588             !READ_ONCE(rsp->gp_flags) ||
1589             !rsp->gp_kthread)
1590                 return;
1591         wake_up(&rsp->gp_wq);
1592 }
1593
1594 /*
1595  * If there is room, assign a ->completed number to any callbacks on
1596  * this CPU that have not already been assigned.  Also accelerate any
1597  * callbacks that were previously assigned a ->completed number that has
1598  * since proven to be too conservative, which can happen if callbacks get
1599  * assigned a ->completed number while RCU is idle, but with reference to
1600  * a non-root rcu_node structure.  This function is idempotent, so it does
1601  * not hurt to call it repeatedly.  Returns an flag saying that we should
1602  * awaken the RCU grace-period kthread.
1603  *
1604  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1605  */
1606 static bool rcu_accelerate_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1607                                struct rcu_data *rdp)
1608 {
1609         unsigned long c;
1610         int i;
1611         bool ret;
1612
1613         /* If the CPU has no callbacks, nothing to do. */
1614         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] || !*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1615                 return false;
1616
1617         /*
1618          * Starting from the sublist containing the callbacks most
1619          * recently assigned a ->completed number and working down, find the
1620          * first sublist that is not assignable to an upcoming grace period.
1621          * Such a sublist has something in it (first two tests) and has
1622          * a ->completed number assigned that will complete sooner than
1623          * the ->completed number for newly arrived callbacks (last test).
1624          *
1625          * The key point is that any later sublist can be assigned the
1626          * same ->completed number as the newly arrived callbacks, which
1627          * means that the callbacks in any of these later sublist can be
1628          * grouped into a single sublist, whether or not they have already
1629          * been assigned a ->completed number.
1630          */
1631         c = rcu_cbs_completed(rsp, rnp);
1632         for (i = RCU_NEXT_TAIL - 1; i > RCU_DONE_TAIL; i--)
1633                 if (rdp->nxttail[i] != rdp->nxttail[i - 1] &&
1634                     !ULONG_CMP_GE(rdp->nxtcompleted[i], c))
1635                         break;
1636
1637         /*
1638          * If there are no sublist for unassigned callbacks, leave.
1639          * At the same time, advance "i" one sublist, so that "i" will
1640          * index into the sublist where all the remaining callbacks should
1641          * be grouped into.
1642          */
1643         if (++i >= RCU_NEXT_TAIL)
1644                 return false;
1645
1646         /*
1647          * Assign all subsequent callbacks' ->completed number to the next
1648          * full grace period and group them all in the sublist initially
1649          * indexed by "i".
1650          */
1651         for (; i <= RCU_NEXT_TAIL; i++) {
1652                 rdp->nxttail[i] = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
1653                 rdp->nxtcompleted[i] = c;
1654         }
1655         /* Record any needed additional grace periods. */
1656         ret = rcu_start_future_gp(rnp, rdp, NULL);
1657
1658         /* Trace depending on how much we were able to accelerate. */
1659         if (!*rdp->nxttail[RCU_WAIT_TAIL])
1660                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("AccWaitCB"));
1661         else
1662                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("AccReadyCB"));
1663         return ret;
1664 }
1665
1666 /*
1667  * Move any callbacks whose grace period has completed to the
1668  * RCU_DONE_TAIL sublist, then compact the remaining sublists and
1669  * assign ->completed numbers to any callbacks in the RCU_NEXT_TAIL
1670  * sublist.  This function is idempotent, so it does not hurt to
1671  * invoke it repeatedly.  As long as it is not invoked -too- often...
1672  * Returns true if the RCU grace-period kthread needs to be awakened.
1673  *
1674  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1675  */
1676 static bool rcu_advance_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1677                             struct rcu_data *rdp)
1678 {
1679         int i, j;
1680
1681         /* If the CPU has no callbacks, nothing to do. */
1682         if (!rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] || !*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
1683                 return false;
1684
1685         /*
1686          * Find all callbacks whose ->completed numbers indicate that they
1687          * are ready to invoke, and put them into the RCU_DONE_TAIL sublist.
1688          */
1689         for (i = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++) {
1690                 if (ULONG_CMP_LT(rnp->completed, rdp->nxtcompleted[i]))
1691                         break;
1692                 rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rdp->nxttail[i];
1693         }
1694         /* Clean up any sublist tail pointers that were misordered above. */
1695         for (j = RCU_WAIT_TAIL; j < i; j++)
1696                 rdp->nxttail[j] = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
1697
1698         /* Copy down callbacks to fill in empty sublists. */
1699         for (j = RCU_WAIT_TAIL; i < RCU_NEXT_TAIL; i++, j++) {
1700                 if (rdp->nxttail[j] == rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL])
1701                         break;
1702                 rdp->nxttail[j] = rdp->nxttail[i];
1703                 rdp->nxtcompleted[j] = rdp->nxtcompleted[i];
1704         }
1705
1706         /* Classify any remaining callbacks. */
1707         return rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1708 }
1709
1710 /*
1711  * Update CPU-local rcu_data state to record the beginnings and ends of
1712  * grace periods.  The caller must hold the ->lock of the leaf rcu_node
1713  * structure corresponding to the current CPU, and must have irqs disabled.
1714  * Returns true if the grace-period kthread needs to be awakened.
1715  */
1716 static bool __note_gp_changes(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1717                               struct rcu_data *rdp)
1718 {
1719         bool ret;
1720
1721         /* Handle the ends of any preceding grace periods first. */
1722         if (rdp->completed == rnp->completed &&
1723             !unlikely(READ_ONCE(rdp->gpwrap))) {
1724
1725                 /* No grace period end, so just accelerate recent callbacks. */
1726                 ret = rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1727
1728         } else {
1729
1730                 /* Advance callbacks. */
1731                 ret = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp);
1732
1733                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
1734                 rdp->completed = rnp->completed;
1735                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpuend"));
1736         }
1737
1738         if (rdp->gpnum != rnp->gpnum || unlikely(READ_ONCE(rdp->gpwrap))) {
1739                 /*
1740                  * If the current grace period is waiting for this CPU,
1741                  * set up to detect a quiescent state, otherwise don't
1742                  * go looking for one.
1743                  */
1744                 rdp->gpnum = rnp->gpnum;
1745                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpustart"));
1746                 rdp->passed_quiesce = 0;
1747                 rdp->rcu_qs_ctr_snap = __this_cpu_read(rcu_qs_ctr);
1748                 rdp->qs_pending = !!(rnp->qsmask & rdp->grpmask);
1749                 zero_cpu_stall_ticks(rdp);
1750                 WRITE_ONCE(rdp->gpwrap, false);
1751         }
1752         return ret;
1753 }
1754
1755 static void note_gp_changes(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1756 {
1757         unsigned long flags;
1758         bool needwake;
1759         struct rcu_node *rnp;
1760
1761         local_irq_save(flags);
1762         rnp = rdp->mynode;
1763         if ((rdp->gpnum == READ_ONCE(rnp->gpnum) &&
1764              rdp->completed == READ_ONCE(rnp->completed) &&
1765              !unlikely(READ_ONCE(rdp->gpwrap))) || /* w/out lock. */
1766             !raw_spin_trylock(&rnp->lock)) { /* irqs already off, so later. */
1767                 local_irq_restore(flags);
1768                 return;
1769         }
1770         smp_mb__after_unlock_lock();
1771         needwake = __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
1772         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
1773         if (needwake)
1774                 rcu_gp_kthread_wake(rsp);
1775 }
1776
1777 static void rcu_gp_slow(struct rcu_state *rsp, int delay)
1778 {
1779         if (delay > 0 &&
1780             !(rsp->gpnum % (rcu_num_nodes * PER_RCU_NODE_PERIOD * delay)))
1781                 schedule_timeout_uninterruptible(delay);
1782 }
1783
1784 /*
1785  * Initialize a new grace period.  Return 0 if no grace period required.
1786  */
1787 static int rcu_gp_init(struct rcu_state *rsp)
1788 {
1789         unsigned long oldmask;
1790         struct rcu_data *rdp;
1791         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1792
1793         WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
1794         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1795         smp_mb__after_unlock_lock();
1796         if (!READ_ONCE(rsp->gp_flags)) {
1797                 /* Spurious wakeup, tell caller to go back to sleep.  */
1798                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1799                 return 0;
1800         }
1801         WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, 0); /* Clear all flags: New grace period. */
1802
1803         if (WARN_ON_ONCE(rcu_gp_in_progress(rsp))) {
1804                 /*
1805                  * Grace period already in progress, don't start another.
1806                  * Not supposed to be able to happen.
1807                  */
1808                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1809                 return 0;
1810         }
1811
1812         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
1813         record_gp_stall_check_time(rsp);
1814         /* Record GP times before starting GP, hence smp_store_release(). */
1815         smp_store_release(&rsp->gpnum, rsp->gpnum + 1);
1816         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->gpnum, TPS("start"));
1817         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1818
1819         /*
1820          * Apply per-leaf buffered online and offline operations to the
1821          * rcu_node tree.  Note that this new grace period need not wait
1822          * for subsequent online CPUs, and that quiescent-state forcing
1823          * will handle subsequent offline CPUs.
1824          */
1825         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1826                 rcu_gp_slow(rsp, gp_preinit_delay);
1827                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1828                 smp_mb__after_unlock_lock();
1829                 if (rnp->qsmaskinit == rnp->qsmaskinitnext &&
1830                     !rnp->wait_blkd_tasks) {
1831                         /* Nothing to do on this leaf rcu_node structure. */
1832                         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1833                         continue;
1834                 }
1835
1836                 /* Record old state, apply changes to ->qsmaskinit field. */
1837                 oldmask = rnp->qsmaskinit;
1838                 rnp->qsmaskinit = rnp->qsmaskinitnext;
1839
1840                 /* If zero-ness of ->qsmaskinit changed, propagate up tree. */
1841                 if (!oldmask != !rnp->qsmaskinit) {
1842                         if (!oldmask) /* First online CPU for this rcu_node. */
1843                                 rcu_init_new_rnp(rnp);
1844                         else if (rcu_preempt_has_tasks(rnp)) /* blocked tasks */
1845                                 rnp->wait_blkd_tasks = true;
1846                         else /* Last offline CPU and can propagate. */
1847                                 rcu_cleanup_dead_rnp(rnp);
1848                 }
1849
1850                 /*
1851                  * If all waited-on tasks from prior grace period are
1852                  * done, and if all this rcu_node structure's CPUs are
1853                  * still offline, propagate up the rcu_node tree and
1854                  * clear ->wait_blkd_tasks.  Otherwise, if one of this
1855                  * rcu_node structure's CPUs has since come back online,
1856                  * simply clear ->wait_blkd_tasks (but rcu_cleanup_dead_rnp()
1857                  * checks for this, so just call it unconditionally).
1858                  */
1859                 if (rnp->wait_blkd_tasks &&
1860                     (!rcu_preempt_has_tasks(rnp) ||
1861                      rnp->qsmaskinit)) {
1862                         rnp->wait_blkd_tasks = false;
1863                         rcu_cleanup_dead_rnp(rnp);
1864                 }
1865
1866                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1867         }
1868
1869         /*
1870          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
1871          * structures for all currently online CPUs in breadth-first order,
1872          * starting from the root rcu_node structure, relying on the layout
1873          * of the tree within the rsp->node[] array.  Note that other CPUs
1874          * will access only the leaves of the hierarchy, thus seeing that no
1875          * grace period is in progress, at least until the corresponding
1876          * leaf node has been initialized.  In addition, we have excluded
1877          * CPU-hotplug operations.
1878          *
1879          * The grace period cannot complete until the initialization
1880          * process finishes, because this kthread handles both.
1881          */
1882         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
1883                 rcu_gp_slow(rsp, gp_init_delay);
1884                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1885                 smp_mb__after_unlock_lock();
1886                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1887                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
1888                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
1889                 WRITE_ONCE(rnp->gpnum, rsp->gpnum);
1890                 if (WARN_ON_ONCE(rnp->completed != rsp->completed))
1891                         WRITE_ONCE(rnp->completed, rsp->completed);
1892                 if (rnp == rdp->mynode)
1893                         (void)__note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
1894                 rcu_preempt_boost_start_gp(rnp);
1895                 trace_rcu_grace_period_init(rsp->name, rnp->gpnum,
1896                                             rnp->level, rnp->grplo,
1897                                             rnp->grphi, rnp->qsmask);
1898                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1899                 cond_resched_rcu_qs();
1900                 WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
1901         }
1902
1903         return 1;
1904 }
1905
1906 /*
1907  * Do one round of quiescent-state forcing.
1908  */
1909 static int rcu_gp_fqs(struct rcu_state *rsp, int fqs_state_in)
1910 {
1911         int fqs_state = fqs_state_in;
1912         bool isidle = false;
1913         unsigned long maxj;
1914         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1915
1916         WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
1917         rsp->n_force_qs++;
1918         if (fqs_state == RCU_SAVE_DYNTICK) {
1919                 /* Collect dyntick-idle snapshots. */
1920                 if (is_sysidle_rcu_state(rsp)) {
1921                         isidle = true;
1922                         maxj = jiffies - ULONG_MAX / 4;
1923                 }
1924                 force_qs_rnp(rsp, dyntick_save_progress_counter,
1925                              &isidle, &maxj);
1926                 rcu_sysidle_report_gp(rsp, isidle, maxj);
1927                 fqs_state = RCU_FORCE_QS;
1928         } else {
1929                 /* Handle dyntick-idle and offline CPUs. */
1930                 isidle = true;
1931                 force_qs_rnp(rsp, rcu_implicit_dynticks_qs, &isidle, &maxj);
1932         }
1933         /* Clear flag to prevent immediate re-entry. */
1934         if (READ_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
1935                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1936                 smp_mb__after_unlock_lock();
1937                 WRITE_ONCE(rsp->gp_flags,
1938                            READ_ONCE(rsp->gp_flags) & ~RCU_GP_FLAG_FQS);
1939                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1940         }
1941         return fqs_state;
1942 }
1943
1944 /*
1945  * Clean up after the old grace period.
1946  */
1947 static void rcu_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp)
1948 {
1949         unsigned long gp_duration;
1950         bool needgp = false;
1951         int nocb = 0;
1952         struct rcu_data *rdp;
1953         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1954
1955         WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
1956         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1957         smp_mb__after_unlock_lock();
1958         gp_duration = jiffies - rsp->gp_start;
1959         if (gp_duration > rsp->gp_max)
1960                 rsp->gp_max = gp_duration;
1961
1962         /*
1963          * We know the grace period is complete, but to everyone else
1964          * it appears to still be ongoing.  But it is also the case
1965          * that to everyone else it looks like there is nothing that
1966          * they can do to advance the grace period.  It is therefore
1967          * safe for us to drop the lock in order to mark the grace
1968          * period as completed in all of the rcu_node structures.
1969          */
1970         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1971
1972         /*
1973          * Propagate new ->completed value to rcu_node structures so
1974          * that other CPUs don't have to wait until the start of the next
1975          * grace period to process their callbacks.  This also avoids
1976          * some nasty RCU grace-period initialization races by forcing
1977          * the end of the current grace period to be completely recorded in
1978          * all of the rcu_node structures before the beginning of the next
1979          * grace period is recorded in any of the rcu_node structures.
1980          */
1981         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
1982                 raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1983                 smp_mb__after_unlock_lock();
1984                 WARN_ON_ONCE(rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp));
1985                 WARN_ON_ONCE(rnp->qsmask);
1986                 WRITE_ONCE(rnp->completed, rsp->gpnum);
1987                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1988                 if (rnp == rdp->mynode)
1989                         needgp = __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp) || needgp;
1990                 /* smp_mb() provided by prior unlock-lock pair. */
1991                 nocb += rcu_future_gp_cleanup(rsp, rnp);
1992                 raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
1993                 cond_resched_rcu_qs();
1994                 WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
1995                 rcu_gp_slow(rsp, gp_cleanup_delay);
1996         }
1997         rnp = rcu_get_root(rsp);
1998         raw_spin_lock_irq(&rnp->lock);
1999         smp_mb__after_unlock_lock(); /* Order GP before ->completed update. */
2000         rcu_nocb_gp_set(rnp, nocb);
2001
2002         /* Declare grace period done. */
2003         WRITE_ONCE(rsp->completed, rsp->gpnum);
2004         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->completed, TPS("end"));
2005         rsp->fqs_state = RCU_GP_IDLE;
2006         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2007         /* Advance CBs to reduce false positives below. */
2008         needgp = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp) || needgp;
2009         if (needgp || cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2010                 WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, RCU_GP_FLAG_INIT);
2011                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2012                                        READ_ONCE(rsp->gpnum),
2013                                        TPS("newreq"));
2014         }
2015         raw_spin_unlock_irq(&rnp->lock);
2016 }
2017
2018 /*
2019  * Body of kthread that handles grace periods.
2020  */
2021 static int __noreturn rcu_gp_kthread(void *arg)
2022 {
2023         int fqs_state;
2024         int gf;
2025         unsigned long j;
2026         int ret;
2027         struct rcu_state *rsp = arg;
2028         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2029
2030         rcu_bind_gp_kthread();
2031         for (;;) {
2032
2033                 /* Handle grace-period start. */
2034                 for (;;) {
2035                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2036                                                READ_ONCE(rsp->gpnum),
2037                                                TPS("reqwait"));
2038                         rsp->gp_state = RCU_GP_WAIT_GPS;
2039                         wait_event_interruptible(rsp->gp_wq,
2040                                                  READ_ONCE(rsp->gp_flags) &
2041                                                  RCU_GP_FLAG_INIT);
2042                         rsp->gp_state = RCU_GP_DONE_GPS;
2043                         /* Locking provides needed memory barrier. */
2044                         if (rcu_gp_init(rsp))
2045                                 break;
2046                         cond_resched_rcu_qs();
2047                         WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2048                         WARN_ON(signal_pending(current));
2049                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2050                                                READ_ONCE(rsp->gpnum),
2051                                                TPS("reqwaitsig"));
2052                 }
2053
2054                 /* Handle quiescent-state forcing. */
2055                 fqs_state = RCU_SAVE_DYNTICK;
2056                 j = jiffies_till_first_fqs;
2057                 if (j > HZ) {
2058                         j = HZ;
2059                         jiffies_till_first_fqs = HZ;
2060                 }
2061                 ret = 0;
2062                 for (;;) {
2063                         if (!ret)
2064                                 rsp->jiffies_force_qs = jiffies + j;
2065                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2066                                                READ_ONCE(rsp->gpnum),
2067                                                TPS("fqswait"));
2068                         rsp->gp_state = RCU_GP_WAIT_FQS;
2069                         ret = wait_event_interruptible_timeout(rsp->gp_wq,
2070                                         ((gf = READ_ONCE(rsp->gp_flags)) &
2071                                          RCU_GP_FLAG_FQS) ||
2072                                         (!READ_ONCE(rnp->qsmask) &&
2073                                          !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)),
2074                                         j);
2075                         rsp->gp_state = RCU_GP_DONE_FQS;
2076                         /* Locking provides needed memory barriers. */
2077                         /* If grace period done, leave loop. */
2078                         if (!READ_ONCE(rnp->qsmask) &&
2079                             !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp))
2080                                 break;
2081                         /* If time for quiescent-state forcing, do it. */
2082                         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, rsp->jiffies_force_qs) ||
2083                             (gf & RCU_GP_FLAG_FQS)) {
2084                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2085                                                        READ_ONCE(rsp->gpnum),
2086                                                        TPS("fqsstart"));
2087                                 fqs_state = rcu_gp_fqs(rsp, fqs_state);
2088                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2089                                                        READ_ONCE(rsp->gpnum),
2090                                                        TPS("fqsend"));
2091                                 cond_resched_rcu_qs();
2092                                 WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2093                         } else {
2094                                 /* Deal with stray signal. */
2095                                 cond_resched_rcu_qs();
2096                                 WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2097                                 WARN_ON(signal_pending(current));
2098                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2099                                                        READ_ONCE(rsp->gpnum),
2100                                                        TPS("fqswaitsig"));
2101                         }
2102                         j = jiffies_till_next_fqs;
2103                         if (j > HZ) {
2104                                 j = HZ;
2105                                 jiffies_till_next_fqs = HZ;
2106                         } else if (j < 1) {
2107                                 j = 1;
2108                                 jiffies_till_next_fqs = 1;
2109                         }
2110                 }
2111
2112                 /* Handle grace-period end. */
2113                 rsp->gp_state = RCU_GP_CLEANUP;
2114                 rcu_gp_cleanup(rsp);
2115                 rsp->gp_state = RCU_GP_CLEANED;
2116         }
2117 }
2118
2119 /*
2120  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
2121  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
2122  * the root node's ->lock and hard irqs must be disabled.
2123  *
2124  * Note that it is legal for a dying CPU (which is marked as offline) to
2125  * invoke this function.  This can happen when the dying CPU reports its
2126  * quiescent state.
2127  *
2128  * Returns true if the grace-period kthread must be awakened.
2129  */
2130 static bool
2131 rcu_start_gp_advanced(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
2132                       struct rcu_data *rdp)
2133 {
2134         if (!rsp->gp_kthread || !cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2135                 /*
2136                  * Either we have not yet spawned the grace-period
2137                  * task, this CPU does not need another grace period,
2138                  * or a grace period is already in progress.
2139                  * Either way, don't start a new grace period.
2140                  */
2141                 return false;
2142         }
2143         WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, RCU_GP_FLAG_INIT);
2144         trace_rcu_grace_period(rsp->name, READ_ONCE(rsp->gpnum),
2145                                TPS("newreq"));
2146
2147         /*
2148          * We can't do wakeups while holding the rnp->lock, as that
2149          * could cause possible deadlocks with the rq->lock. Defer
2150          * the wakeup to our caller.
2151          */
2152         return true;
2153 }
2154
2155 /*
2156  * Similar to rcu_start_gp_advanced(), but also advance the calling CPU's
2157  * callbacks.  Note that rcu_start_gp_advanced() cannot do this because it
2158  * is invoked indirectly from rcu_advance_cbs(), which would result in
2159  * endless recursion -- or would do so if it wasn't for the self-deadlock
2160  * that is encountered beforehand.
2161  *
2162  * Returns true if the grace-period kthread needs to be awakened.
2163  */
2164 static bool rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp)
2165 {
2166         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2167         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2168         bool ret = false;
2169
2170         /*
2171          * If there is no grace period in progress right now, any
2172          * callbacks we have up to this point will be satisfied by the
2173          * next grace period.  Also, advancing the callbacks reduces the
2174          * probability of false positives from cpu_needs_another_gp()
2175          * resulting in pointless grace periods.  So, advance callbacks
2176          * then start the grace period!
2177          */
2178         ret = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp) || ret;
2179         ret = rcu_start_gp_advanced(rsp, rnp, rdp) || ret;
2180         return ret;
2181 }
2182
2183 /*
2184  * Report a full set of quiescent states to the specified rcu_state
2185  * data structure.  This involves cleaning up after the prior grace
2186  * period and letting rcu_start_gp() start up the next grace period
2187  * if one is needed.  Note that the caller must hold rnp->lock, which
2188  * is released before return.
2189  */
2190 static void rcu_report_qs_rsp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
2191         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
2192 {
2193         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
2194         WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, READ_ONCE(rsp->gp_flags) | RCU_GP_FLAG_FQS);
2195         raw_spin_unlock_irqrestore(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
2196         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2197 }
2198
2199 /*
2200  * Similar to rcu_report_qs_rdp(), for which it is a helper function.
2201  * Allows quiescent states for a group of CPUs to be reported at one go
2202  * to the specified rcu_node structure, though all the CPUs in the group
2203  * must be represented by the same rcu_node structure (which need not be a
2204  * leaf rcu_node structure, though it often will be).  The gps parameter
2205  * is the grace-period snapshot, which means that the quiescent states
2206  * are valid only if rnp->gpnum is equal to gps.  That structure's lock
2207  * must be held upon entry, and it is released before return.
2208  */
2209 static void
2210 rcu_report_qs_rnp(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp,
2211                   struct rcu_node *rnp, unsigned long gps, unsigned long flags)
2212         __releases(rnp->lock)
2213 {
2214         unsigned long oldmask = 0;
2215         struct rcu_node *rnp_c;
2216
2217         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
2218         for (;;) {
2219                 if (!(rnp->qsmask & mask) || rnp->gpnum != gps) {
2220
2221                         /*
2222                          * Our bit has already been cleared, or the
2223                          * relevant grace period is already over, so done.
2224                          */
2225                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2226                         return;
2227                 }
2228                 WARN_ON_ONCE(oldmask); /* Any child must be all zeroed! */
2229                 rnp->qsmask &= ~mask;
2230                 trace_rcu_quiescent_state_report(rsp->name, rnp->gpnum,
2231                                                  mask, rnp->qsmask, rnp->level,
2232                                                  rnp->grplo, rnp->grphi,
2233                                                  !!rnp->gp_tasks);
2234                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
2235
2236                         /* Other bits still set at this level, so done. */
2237                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2238                         return;
2239                 }
2240                 mask = rnp->grpmask;
2241                 if (rnp->parent == NULL) {
2242
2243                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
2244
2245                         break;
2246                 }
2247                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2248                 rnp_c = rnp;
2249                 rnp = rnp->parent;
2250                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2251                 smp_mb__after_unlock_lock();
2252                 oldmask = rnp_c->qsmask;
2253         }
2254
2255         /*
2256          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
2257          * state for this grace period.  Invoke rcu_report_qs_rsp()
2258          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
2259          */
2260         rcu_report_qs_rsp(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
2261 }
2262
2263 /*
2264  * Record a quiescent state for all tasks that were previously queued
2265  * on the specified rcu_node structure and that were blocking the current
2266  * RCU grace period.  The caller must hold the specified rnp->lock with
2267  * irqs disabled, and this lock is released upon return, but irqs remain
2268  * disabled.
2269  */
2270 static void rcu_report_unblock_qs_rnp(struct rcu_state *rsp,
2271                                       struct rcu_node *rnp, unsigned long flags)
2272         __releases(rnp->lock)
2273 {
2274         unsigned long gps;
2275         unsigned long mask;
2276         struct rcu_node *rnp_p;
2277
2278         if (rcu_state_p == &rcu_sched_state || rsp != rcu_state_p ||
2279             rnp->qsmask != 0 || rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
2280                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2281                 return;  /* Still need more quiescent states! */
2282         }
2283
2284         rnp_p = rnp->parent;
2285         if (rnp_p == NULL) {
2286                 /*
2287                  * Only one rcu_node structure in the tree, so don't
2288                  * try to report up to its nonexistent parent!
2289                  */
2290                 rcu_report_qs_rsp(rsp, flags);
2291                 return;
2292         }
2293
2294         /* Report up the rest of the hierarchy, tracking current ->gpnum. */
2295         gps = rnp->gpnum;
2296         mask = rnp->grpmask;
2297         raw_spin_unlock(&rnp->lock);    /* irqs remain disabled. */
2298         raw_spin_lock(&rnp_p->lock);    /* irqs already disabled. */
2299         smp_mb__after_unlock_lock();
2300         rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp_p, gps, flags);
2301 }
2302
2303 /*
2304  * Record a quiescent state for the specified CPU to that CPU's rcu_data
2305  * structure.  This must be either called from the specified CPU, or
2306  * called when the specified CPU is known to be offline (and when it is
2307  * also known that no other CPU is concurrently trying to help the offline
2308  * CPU).  The lastcomp argument is used to make sure we are still in the
2309  * grace period of interest.  We don't want to end the current grace period
2310  * based on quiescent states detected in an earlier grace period!
2311  */
2312 static void
2313 rcu_report_qs_rdp(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2314 {
2315         unsigned long flags;
2316         unsigned long mask;
2317         bool needwake;
2318         struct rcu_node *rnp;
2319
2320         rnp = rdp->mynode;
2321         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2322         smp_mb__after_unlock_lock();
2323         if ((rdp->passed_quiesce == 0 &&
2324              rdp->rcu_qs_ctr_snap == __this_cpu_read(rcu_qs_ctr)) ||
2325             rdp->gpnum != rnp->gpnum || rnp->completed == rnp->gpnum ||
2326             rdp->gpwrap) {
2327
2328                 /*
2329                  * The grace period in which this quiescent state was
2330                  * recorded has ended, so don't report it upwards.
2331                  * We will instead need a new quiescent state that lies
2332                  * within the current grace period.
2333                  */
2334                 rdp->passed_quiesce = 0;        /* need qs for new gp. */
2335                 rdp->rcu_qs_ctr_snap = __this_cpu_read(rcu_qs_ctr);
2336                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2337                 return;
2338         }
2339         mask = rdp->grpmask;
2340         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
2341                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2342         } else {
2343                 rdp->qs_pending = 0;
2344
2345                 /*
2346                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
2347                  * callbacks can be processed during the next GP.
2348                  */
2349                 needwake = rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
2350
2351                 rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, rnp->gpnum, flags);
2352                 /* ^^^ Released rnp->lock */
2353                 if (needwake)
2354                         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2355         }
2356 }
2357
2358 /*
2359  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
2360  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
2361  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
2362  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
2363  */
2364 static void
2365 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2366 {
2367         /* Check for grace-period ends and beginnings. */
2368         note_gp_changes(rsp, rdp);
2369
2370         /*
2371          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
2372          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
2373          */
2374         if (!rdp->qs_pending)
2375                 return;
2376
2377         /*
2378          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
2379          * period? If no, then exit and wait for the next call.
2380          */
2381         if (!rdp->passed_quiesce &&
2382             rdp->rcu_qs_ctr_snap == __this_cpu_read(rcu_qs_ctr))
2383                 return;
2384
2385         /*
2386          * Tell RCU we are done (but rcu_report_qs_rdp() will be the
2387          * judge of that).
2388          */
2389         rcu_report_qs_rdp(rdp->cpu, rsp, rdp);
2390 }
2391
2392 /*
2393  * Send the specified CPU's RCU callbacks to the orphanage.  The
2394  * specified CPU must be offline, and the caller must hold the
2395  * ->orphan_lock.
2396  */
2397 static void
2398 rcu_send_cbs_to_orphanage(int cpu, struct rcu_state *rsp,
2399                           struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp)
2400 {
2401         /* No-CBs CPUs do not have orphanable callbacks. */
2402         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU) || rcu_is_nocb_cpu(rdp->cpu))
2403                 return;
2404
2405         /*
2406          * Orphan the callbacks.  First adjust the counts.  This is safe
2407          * because _rcu_barrier() excludes CPU-hotplug operations, so it
2408          * cannot be running now.  Thus no memory barrier is required.
2409          */
2410         if (rdp->nxtlist != NULL) {
2411                 rsp->qlen_lazy += rdp->qlen_lazy;
2412                 rsp->qlen += rdp->qlen;
2413                 rdp->n_cbs_orphaned += rdp->qlen;
2414                 rdp->qlen_lazy = 0;
2415                 WRITE_ONCE(rdp->qlen, 0);
2416         }
2417
2418         /*
2419          * Next, move those callbacks still needing a grace period to
2420          * the orphanage, where some other CPU will pick them up.
2421          * Some of the callbacks might have gone partway through a grace
2422          * period, but that is too bad.  They get to start over because we
2423          * cannot assume that grace periods are synchronized across CPUs.
2424          * We don't bother updating the ->nxttail[] array yet, instead
2425          * we just reset the whole thing later on.
2426          */
2427         if (*rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != NULL) {
2428                 *rsp->orphan_nxttail = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2429                 rsp->orphan_nxttail = rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL];
2430                 *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
2431         }
2432
2433         /*
2434          * Then move the ready-to-invoke callbacks to the orphanage,
2435          * where some other CPU will pick them up.  These will not be
2436          * required to pass though another grace period: They are done.
2437          */
2438         if (rdp->nxtlist != NULL) {
2439                 *rsp->orphan_donetail = rdp->nxtlist;
2440                 rsp->orphan_donetail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2441         }
2442
2443         /*
2444          * Finally, initialize the rcu_data structure's list to empty and
2445          * disallow further callbacks on this CPU.
2446          */
2447         init_callback_list(rdp);
2448         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = NULL;
2449 }
2450
2451 /*
2452  * Adopt the RCU callbacks from the specified rcu_state structure's
2453  * orphanage.  The caller must hold the ->orphan_lock.
2454  */
2455 static void rcu_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
2456 {
2457         int i;
2458         struct rcu_data *rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
2459
2460         /* No-CBs CPUs are handled specially. */
2461         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU) ||
2462             rcu_nocb_adopt_orphan_cbs(rsp, rdp, flags))
2463                 return;
2464
2465         /* Do the accounting first. */
2466         rdp->qlen_lazy += rsp->qlen_lazy;
2467         rdp->qlen += rsp->qlen;
2468         rdp->n_cbs_adopted += rsp->qlen;
2469         if (rsp->qlen_lazy != rsp->qlen)
2470                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
2471         rsp->qlen_lazy = 0;
2472         rsp->qlen = 0;
2473
2474         /*
2475          * We do not need a memory barrier here because the only way we
2476          * can get here if there is an rcu_barrier() in flight is if
2477          * we are the task doing the rcu_barrier().
2478          */
2479
2480         /* First adopt the ready-to-invoke callbacks. */
2481         if (rsp->orphan_donelist != NULL) {
2482                 *rsp->orphan_donetail = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2483                 *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = rsp->orphan_donelist;
2484                 for (i = RCU_NEXT_SIZE - 1; i >= RCU_DONE_TAIL; i--)
2485                         if (rdp->nxttail[i] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
2486                                 rdp->nxttail[i] = rsp->orphan_donetail;
2487                 rsp->orphan_donelist = NULL;
2488                 rsp->orphan_donetail = &rsp->orphan_donelist;
2489         }
2490
2491         /* And then adopt the callbacks that still need a grace period. */
2492         if (rsp->orphan_nxtlist != NULL) {
2493                 *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_nxtlist;
2494                 rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = rsp->orphan_nxttail;
2495                 rsp->orphan_nxtlist = NULL;
2496                 rsp->orphan_nxttail = &rsp->orphan_nxtlist;
2497         }
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Trace the fact that this CPU is going offline.
2502  */
2503 static void rcu_cleanup_dying_cpu(struct rcu_state *rsp)
2504 {
2505         RCU_TRACE(unsigned long mask);
2506         RCU_TRACE(struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda));
2507         RCU_TRACE(struct rcu_node *rnp = rdp->mynode);
2508
2509         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU))
2510                 return;
2511
2512         RCU_TRACE(mask = rdp->grpmask);
2513         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2514                                rnp->gpnum + 1 - !!(rnp->qsmask & mask),
2515                                TPS("cpuofl"));
2516 }
2517
2518 /*
2519  * All CPUs for the specified rcu_node structure have gone offline,
2520  * and all tasks that were preempted within an RCU read-side critical
2521  * section while running on one of those CPUs have since exited their RCU
2522  * read-side critical section.  Some other CPU is reporting this fact with
2523  * the specified rcu_node structure's ->lock held and interrupts disabled.
2524  * This function therefore goes up the tree of rcu_node structures,
2525  * clearing the corresponding bits in the ->qsmaskinit fields.  Note that
2526  * the leaf rcu_node structure's ->qsmaskinit field has already been
2527  * updated
2528  *
2529  * This function does check that the specified rcu_node structure has
2530  * all CPUs offline and no blocked tasks, so it is OK to invoke it
2531  * prematurely.  That said, invoking it after the fact will cost you
2532  * a needless lock acquisition.  So once it has done its work, don't
2533  * invoke it again.
2534  */
2535 static void rcu_cleanup_dead_rnp(struct rcu_node *rnp_leaf)
2536 {
2537         long mask;
2538         struct rcu_node *rnp = rnp_leaf;
2539
2540         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU) ||
2541             rnp->qsmaskinit || rcu_preempt_has_tasks(rnp))
2542                 return;
2543         for (;;) {
2544                 mask = rnp->grpmask;
2545                 rnp = rnp->parent;
2546                 if (!rnp)
2547                         break;
2548                 raw_spin_lock(&rnp->lock); /* irqs already disabled. */
2549                 smp_mb__after_unlock_lock(); /* GP memory ordering. */
2550                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
2551                 rnp->qsmask &= ~mask;
2552                 if (rnp->qsmaskinit) {
2553                         raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
2554                         return;
2555                 }
2556                 raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* irqs remain disabled. */
2557         }
2558 }
2559
2560 /*
2561  * The CPU is exiting the idle loop into the arch_cpu_idle_dead()
2562  * function.  We now remove it from the rcu_node tree's ->qsmaskinit
2563  * bit masks.
2564  */
2565 static void rcu_cleanup_dying_idle_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
2566 {
2567         unsigned long flags;
2568         unsigned long mask;
2569         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2570         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;  /* Outgoing CPU's rdp & rnp. */
2571
2572         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU))
2573                 return;
2574
2575         /* Remove outgoing CPU from mask in the leaf rcu_node structure. */
2576         mask = rdp->grpmask;
2577         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2578         smp_mb__after_unlock_lock();    /* Enforce GP memory-order guarantee. */
2579         rnp->qsmaskinitnext &= ~mask;
2580         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2581 }
2582
2583 /*
2584  * The CPU has been completely removed, and some other CPU is reporting
2585  * this fact from process context.  Do the remainder of the cleanup,
2586  * including orphaning the outgoing CPU's RCU callbacks, and also
2587  * adopting them.  There can only be one CPU hotplug operation at a time,
2588  * so no other CPU can be attempting to update rcu_cpu_kthread_task.
2589  */
2590 static void rcu_cleanup_dead_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
2591 {
2592         unsigned long flags;
2593         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2594         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;  /* Outgoing CPU's rdp & rnp. */
2595
2596         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU))
2597                 return;
2598
2599         /* Adjust any no-longer-needed kthreads. */
2600         rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
2601
2602         /* Orphan the dead CPU's callbacks, and adopt them if appropriate. */
2603         raw_spin_lock_irqsave(&rsp->orphan_lock, flags);
2604         rcu_send_cbs_to_orphanage(cpu, rsp, rnp, rdp);
2605         rcu_adopt_orphan_cbs(rsp, flags);
2606         raw_spin_unlock_irqrestore(&rsp->orphan_lock, flags);
2607
2608         WARN_ONCE(rdp->qlen != 0 || rdp->nxtlist != NULL,
2609                   "rcu_cleanup_dead_cpu: Callbacks on offline CPU %d: qlen=%lu, nxtlist=%p\n",
2610                   cpu, rdp->qlen, rdp->nxtlist);
2611 }
2612
2613 /*
2614  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
2615  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
2616  */
2617 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2618 {
2619         unsigned long flags;
2620         struct rcu_head *next, *list, **tail;
2621         long bl, count, count_lazy;
2622         int i;
2623
2624         /* If no callbacks are ready, just return. */
2625         if (!cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
2626                 trace_rcu_batch_start(rsp->name, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen, 0);
2627                 trace_rcu_batch_end(rsp->name, 0, !!READ_ONCE(rdp->nxtlist),
2628                                     need_resched(), is_idle_task(current),
2629                                     rcu_is_callbacks_kthread());
2630                 return;
2631         }
2632
2633         /*
2634          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
2635          * races with call_rcu() from interrupt handlers.
2636          */
2637         local_irq_save(flags);
2638         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(smp_processor_id()));
2639         bl = rdp->blimit;
2640         trace_rcu_batch_start(rsp->name, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen, bl);
2641         list = rdp->nxtlist;
2642         rdp->nxtlist = *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2643         *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] = NULL;
2644         tail = rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL];
2645         for (i = RCU_NEXT_SIZE - 1; i >= 0; i--)
2646                 if (rdp->nxttail[i] == rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL])
2647                         rdp->nxttail[i] = &rdp->nxtlist;
2648         local_irq_restore(flags);
2649
2650         /* Invoke callbacks. */
2651         count = count_lazy = 0;
2652         while (list) {
2653                 next = list->next;
2654                 prefetch(next);
2655                 debug_rcu_head_unqueue(list);
2656                 if (__rcu_reclaim(rsp->name, list))
2657                         count_lazy++;
2658                 list = next;
2659                 /* Stop only if limit reached and CPU has something to do. */
2660                 if (++count >= bl &&
2661                     (need_resched() ||
2662                      (!is_idle_task(current) && !rcu_is_callbacks_kthread())))
2663                         break;
2664         }
2665
2666         local_irq_save(flags);
2667         trace_rcu_batch_end(rsp->name, count, !!list, need_resched(),
2668                             is_idle_task(current),
2669                             rcu_is_callbacks_kthread());
2670
2671         /* Update count, and requeue any remaining callbacks. */
2672         if (list != NULL) {
2673                 *tail = rdp->nxtlist;
2674                 rdp->nxtlist = list;
2675                 for (i = 0; i < RCU_NEXT_SIZE; i++)
2676                         if (&rdp->nxtlist == rdp->nxttail[i])
2677                                 rdp->nxttail[i] = tail;
2678                         else
2679                                 break;
2680         }
2681         smp_mb(); /* List handling before counting for rcu_barrier(). */
2682         rdp->qlen_lazy -= count_lazy;
2683         WRITE_ONCE(rdp->qlen, rdp->qlen - count);
2684         rdp->n_cbs_invoked += count;
2685
2686         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
2687         if (rdp->blimit == LONG_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
2688                 rdp->blimit = blimit;
2689
2690         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
2691         if (rdp->qlen == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
2692                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
2693                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2694         } else if (rdp->qlen < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
2695                 rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
2696         WARN_ON_ONCE((rdp->nxtlist == NULL) != (rdp->qlen == 0));
2697
2698         local_irq_restore(flags);
2699
2700         /* Re-invoke RCU core processing if there are callbacks remaining. */
2701         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
2702                 invoke_rcu_core();
2703 }
2704
2705 /*
2706  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
2707  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
2708  * Also schedule RCU core processing.
2709  *
2710  * This function must be called from hardirq context.  It is normally
2711  * invoked from the scheduling-clock interrupt.  If rcu_pending returns
2712  * false, there is no point in invoking rcu_check_callbacks().
2713  */
2714 void rcu_check_callbacks(int user)
2715 {
2716         trace_rcu_utilization(TPS("Start scheduler-tick"));
2717         increment_cpu_stall_ticks();
2718         if (user || rcu_is_cpu_rrupt_from_idle()) {
2719
2720                 /*
2721                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
2722                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
2723                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
2724                  * a quiescent state, so note it.
2725                  *
2726                  * No memory barrier is required here because both
2727                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
2728                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
2729                  * at least not while the corresponding CPU is online.
2730                  */
2731
2732                 rcu_sched_qs();
2733                 rcu_bh_qs();
2734
2735         } else if (!in_softirq()) {
2736
2737                 /*
2738                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
2739                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
2740                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
2741                  * critical section, so note it.
2742                  */
2743
2744                 rcu_bh_qs();
2745         }
2746         rcu_preempt_check_callbacks();
2747         if (rcu_pending())
2748                 invoke_rcu_core();
2749         if (user)
2750                 rcu_note_voluntary_context_switch(current);
2751         trace_rcu_utilization(TPS("End scheduler-tick"));
2752 }
2753
2754 /*
2755  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
2756  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
2757  * Also initiate boosting for any threads blocked on the root rcu_node.
2758  *
2759  * The caller must have suppressed start of new grace periods.
2760  */
2761 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp,
2762                          int (*f)(struct rcu_data *rsp, bool *isidle,
2763                                   unsigned long *maxj),
2764                          bool *isidle, unsigned long *maxj)
2765 {
2766         unsigned long bit;
2767         int cpu;
2768         unsigned long flags;
2769         unsigned long mask;
2770         struct rcu_node *rnp;
2771
2772         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
2773                 cond_resched_rcu_qs();
2774                 mask = 0;
2775                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
2776                 smp_mb__after_unlock_lock();
2777                 if (rnp->qsmask == 0) {
2778                         if (rcu_state_p == &rcu_sched_state ||
2779                             rsp != rcu_state_p ||
2780                             rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
2781                                 /*
2782                                  * No point in scanning bits because they
2783                                  * are all zero.  But we might need to
2784                                  * priority-boost blocked readers.
2785                                  */
2786                                 rcu_initiate_boost(rnp, flags);
2787                                 /* rcu_initiate_boost() releases rnp->lock */
2788                                 continue;
2789                         }
2790                         if (rnp->parent &&
2791                             (rnp->parent->qsmask & rnp->grpmask)) {
2792                                 /*
2793                                  * Race between grace-period
2794                                  * initialization and task exiting RCU
2795                                  * read-side critical section: Report.
2796                                  */
2797                                 rcu_report_unblock_qs_rnp(rsp, rnp, flags);
2798                                 /* rcu_report_unblock_qs_rnp() rlses ->lock */
2799                                 continue;
2800                         }
2801                 }
2802                 cpu = rnp->grplo;
2803                 bit = 1;
2804                 for (; cpu <= rnp->grphi; cpu++, bit <<= 1) {
2805                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0) {
2806                                 if (f(per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu), isidle, maxj))
2807                                         mask |= bit;
2808                         }
2809                 }
2810                 if (mask != 0) {
2811                         /* Idle/offline CPUs, report (releases rnp->lock. */
2812                         rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, rnp->gpnum, flags);
2813                 } else {
2814                         /* Nothing to do here, so just drop the lock. */
2815                         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
2816                 }
2817         }
2818 }
2819
2820 /*
2821  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
2822  * CPUs are in dyntick-idle mode.
2823  */
2824 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp)
2825 {
2826         unsigned long flags;
2827         bool ret;
2828         struct rcu_node *rnp;
2829         struct rcu_node *rnp_old = NULL;
2830
2831         /* Funnel through hierarchy to reduce memory contention. */
2832         rnp = __this_cpu_read(rsp->rda->mynode);
2833         for (; rnp != NULL; rnp = rnp->parent) {
2834                 ret = (READ_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) ||
2835                       !raw_spin_trylock(&rnp->fqslock);
2836                 if (rnp_old != NULL)
2837                         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2838                 if (ret) {
2839                         rsp->n_force_qs_lh++;
2840                         return;
2841                 }
2842                 rnp_old = rnp;
2843         }
2844         /* rnp_old == rcu_get_root(rsp), rnp == NULL. */
2845
2846         /* Reached the root of the rcu_node tree, acquire lock. */
2847         raw_spin_lock_irqsave(&rnp_old->lock, flags);
2848         smp_mb__after_unlock_lock();
2849         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2850         if (READ_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
2851                 rsp->n_force_qs_lh++;
2852                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp_old->lock, flags);
2853                 return;  /* Someone beat us to it. */
2854         }
2855         WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, READ_ONCE(rsp->gp_flags) | RCU_GP_FLAG_FQS);
2856         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp_old->lock, flags);
2857         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2858 }
2859
2860 /*
2861  * This does the RCU core processing work for the specified rcu_state
2862  * and rcu_data structures.  This may be called only from the CPU to
2863  * whom the rdp belongs.
2864  */
2865 static void
2866 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp)
2867 {
2868         unsigned long flags;
2869         bool needwake;
2870         struct rcu_data *rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
2871
2872         WARN_ON_ONCE(rdp->beenonline == 0);
2873
2874         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
2875         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
2876
2877         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
2878         local_irq_save(flags);
2879         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2880                 raw_spin_lock(&rcu_get_root(rsp)->lock); /* irqs disabled. */
2881                 needwake = rcu_start_gp(rsp);
2882                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rcu_get_root(rsp)->lock, flags);
2883                 if (needwake)
2884                         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2885         } else {
2886                 local_irq_restore(flags);
2887         }
2888
2889         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
2890         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp))
2891                 invoke_rcu_callbacks(rsp, rdp);
2892
2893         /* Do any needed deferred wakeups of rcuo kthreads. */
2894         do_nocb_deferred_wakeup(rdp);
2895 }
2896
2897 /*
2898  * Do RCU core processing for the current CPU.
2899  */
2900 static void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
2901 {
2902         struct rcu_state *rsp;
2903
2904         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2905                 return;
2906         trace_rcu_utilization(TPS("Start RCU core"));
2907         for_each_rcu_flavor(rsp)
2908                 __rcu_process_callbacks(rsp);
2909         trace_rcu_utilization(TPS("End RCU core"));
2910 }
2911
2912 /*
2913  * Schedule RCU callback invocation.  If the specified type of RCU
2914  * does not support RCU priority boosting, just do a direct call,
2915  * otherwise wake up the per-CPU kernel kthread.  Note that because we
2916  * are running on the current CPU with softirqs disabled, the
2917  * rcu_cpu_kthread_task cannot disappear out from under us.
2918  */
2919 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2920 {
2921         if (unlikely(!READ_ONCE(rcu_scheduler_fully_active)))
2922                 return;
2923         if (likely(!rsp->boost)) {
2924                 rcu_do_batch(rsp, rdp);
2925                 return;
2926         }
2927         invoke_rcu_callbacks_kthread();
2928 }
2929
2930 static void invoke_rcu_core(void)
2931 {
2932         if (cpu_online(smp_processor_id()))
2933                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
2934 }
2935
2936 /*
2937  * Handle any core-RCU processing required by a call_rcu() invocation.
2938  */
2939 static void __call_rcu_core(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp,
2940                             struct rcu_head *head, unsigned long flags)
2941 {
2942         bool needwake;
2943
2944         /*
2945          * If called from an extended quiescent state, invoke the RCU
2946          * core in order to force a re-evaluation of RCU's idleness.
2947          */
2948         if (!rcu_is_watching())
2949                 invoke_rcu_core();
2950
2951         /* If interrupts were disabled or CPU offline, don't invoke RCU core. */
2952         if (irqs_disabled_flags(flags) || cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2953                 return;
2954
2955         /*
2956          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
2957          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
2958          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
2959          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
2960          * is the only one waiting for a grace period to complete.
2961          */
2962         if (unlikely(rdp->qlen > rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
2963
2964                 /* Are we ignoring a completed grace period? */
2965                 note_gp_changes(rsp, rdp);
2966
2967                 /* Start a new grace period if one not already started. */
2968                 if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
2969                         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
2970
2971                         raw_spin_lock(&rnp_root->lock);
2972                         smp_mb__after_unlock_lock();
2973                         needwake = rcu_start_gp(rsp);
2974                         raw_spin_unlock(&rnp_root->lock);
2975                         if (needwake)
2976                                 rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2977                 } else {
2978                         /* Give the grace period a kick. */
2979                         rdp->blimit = LONG_MAX;
2980                         if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
2981                             *rdp->nxttail[RCU_DONE_TAIL] != head)
2982                                 force_quiescent_state(rsp);
2983                         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2984                         rdp->qlen_last_fqs_check = rdp->qlen;
2985                 }
2986         }
2987 }
2988
2989 /*
2990  * RCU callback function to leak a callback.
2991  */
2992 static void rcu_leak_callback(struct rcu_head *rhp)
2993 {
2994 }
2995
2996 /*
2997  * Helper function for call_rcu() and friends.  The cpu argument will
2998  * normally be -1, indicating "currently running CPU".  It may specify
2999  * a CPU only if that CPU is a no-CBs CPU.  Currently, only _rcu_barrier()
3000  * is expected to specify a CPU.
3001  */
3002 static void
3003 __call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu),
3004            struct rcu_state *rsp, int cpu, bool lazy)
3005 {
3006         unsigned long flags;
3007         struct rcu_data *rdp;
3008
3009         WARN_ON_ONCE((unsigned long)head & 0x1); /* Misaligned rcu_head! */
3010         if (debug_rcu_head_queue(head)) {
3011                 /* Probable double call_rcu(), so leak the callback. */
3012                 WRITE_ONCE(head->func, rcu_leak_callback);
3013                 WARN_ONCE(1, "__call_rcu(): Leaked duplicate callback\n");
3014                 return;
3015         }
3016         head->func = func;
3017         head->next = NULL;
3018
3019         /*
3020          * Opportunistically note grace-period endings and beginnings.
3021          * Note that we might see a beginning right after we see an
3022          * end, but never vice versa, since this CPU has to pass through
3023          * a quiescent state betweentimes.
3024          */
3025         local_irq_save(flags);
3026         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
3027
3028         /* Add the callback to our list. */
3029         if (unlikely(rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] == NULL) || cpu != -1) {
3030                 int offline;
3031
3032                 if (cpu != -1)
3033                         rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3034                 if (likely(rdp->mynode)) {
3035                         /* Post-boot, so this should be for a no-CBs CPU. */
3036                         offline = !__call_rcu_nocb(rdp, head, lazy, flags);
3037                         WARN_ON_ONCE(offline);
3038                         /* Offline CPU, _call_rcu() illegal, leak callback.  */
3039                         local_irq_restore(flags);
3040                         return;
3041                 }
3042                 /*
3043                  * Very early boot, before rcu_init().  Initialize if needed
3044                  * and then drop through to queue the callback.
3045                  */
3046                 BUG_ON(cpu != -1);
3047                 WARN_ON_ONCE(!rcu_is_watching());
3048                 if (!likely(rdp->nxtlist))
3049                         init_default_callback_list(rdp);
3050         }
3051         WRITE_ONCE(rdp->qlen, rdp->qlen + 1);
3052         if (lazy)
3053                 rdp->qlen_lazy++;
3054         else
3055                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
3056         smp_mb();  /* Count before adding callback for rcu_barrier(). */
3057         *rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = head;
3058         rdp->nxttail[RCU_NEXT_TAIL] = &head->next;
3059
3060         if (__is_kfree_rcu_offset((unsigned long)func))
3061                 trace_rcu_kfree_callback(rsp->name, head, (unsigned long)func,
3062                                          rdp->qlen_lazy, rdp->qlen);
3063         else
3064                 trace_rcu_callback(rsp->name, head, rdp->qlen_lazy, rdp->qlen);
3065
3066         /* Go handle any RCU core processing required. */
3067         __call_rcu_core(rsp, rdp, head, flags);
3068         local_irq_restore(flags);
3069 }
3070
3071 /*
3072  * Queue an RCU-sched callback for invocation after a grace period.
3073  */
3074 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
3075 {
3076         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state, -1, 0);
3077 }
3078 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
3079
3080 /*
3081  * Queue an RCU callback for invocation after a quicker grace period.
3082  */
3083 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu))
3084 {
3085         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state, -1, 0);
3086 }
3087 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
3088
3089 /*
3090  * Queue an RCU callback for lazy invocation after a grace period.
3091  * This will likely be later named something like "call_rcu_lazy()",
3092  * but this change will require some way of tagging the lazy RCU
3093  * callbacks in the list of pending callbacks. Until then, this
3094  * function may only be called from __kfree_rcu().
3095  */
3096 void kfree_call_rcu(struct rcu_head *head,
3097                     void (*func)(struct rcu_head *rcu))
3098 {
3099         __call_rcu(head, func, rcu_state_p, -1, 1);
3100 }
3101 EXPORT_SYMBOL_GPL(kfree_call_rcu);
3102
3103 /*
3104  * Because a context switch is a grace period for RCU-sched and RCU-bh,
3105  * any blocking grace-period wait automatically implies a grace period
3106  * if there is only one CPU online at any point time during execution
3107  * of either synchronize_sched() or synchronize_rcu_bh().  It is OK to
3108  * occasionally incorrectly indicate that there are multiple CPUs online
3109  * when there was in fact only one the whole time, as this just adds
3110  * some overhead: RCU still operates correctly.
3111  */
3112 static inline int rcu_blocking_is_gp(void)
3113 {
3114         int ret;
3115
3116         might_sleep();  /* Check for RCU read-side critical section. */
3117         preempt_disable();
3118         ret = num_online_cpus() <= 1;
3119         preempt_enable();
3120         return ret;
3121 }
3122
3123 /**
3124  * synchronize_sched - wait until an rcu-sched grace period has elapsed.
3125  *
3126  * Control will return to the caller some time after a full rcu-sched
3127  * grace period has elapsed, in other words after all currently executing
3128  * rcu-sched read-side critical sections have completed.   These read-side
3129  * critical sections are delimited by rcu_read_lock_sched() and
3130  * rcu_read_unlock_sched(), and may be nested.  Note that preempt_disable(),
3131  * local_irq_disable(), and so on may be used in place of
3132  * rcu_read_lock_sched().
3133  *
3134  * This means that all preempt_disable code sequences, including NMI and
3135  * non-threaded hardware-interrupt handlers, in progress on entry will
3136  * have completed before this primitive returns.  However, this does not
3137  * guarantee that softirq handlers will have completed, since in some
3138  * kernels, these handlers can run in process context, and can block.
3139  *
3140  * Note that this guarantee implies further memory-ordering guarantees.
3141  * On systems with more than one CPU, when synchronize_sched() returns,
3142  * each CPU is guaranteed to have executed a full memory barrier since the
3143  * end of its last RCU-sched read-side critical section whose beginning
3144  * preceded the call to synchronize_sched().  In addition, each CPU having
3145  * an RCU read-side critical section that extends beyond the return from
3146  * synchronize_sched() is guaranteed to have executed a full memory barrier
3147  * after the beginning of synchronize_sched() and before the beginning of
3148  * that RCU read-side critical section.  Note that these guarantees include
3149  * CPUs that are offline, idle, or executing in user mode, as well as CPUs
3150  * that are executing in the kernel.
3151  *
3152  * Furthermore, if CPU A invoked synchronize_sched(), which returned
3153  * to its caller on CPU B, then both CPU A and CPU B are guaranteed
3154  * to have executed a full memory barrier during the execution of
3155  * synchronize_sched() -- even if CPU A and CPU B are the same CPU (but
3156  * again only if the system has more than one CPU).
3157  *
3158  * This primitive provides the guarantees made by the (now removed)
3159  * synchronize_kernel() API.  In contrast, synchronize_rcu() only
3160  * guarantees that rcu_read_lock() sections will have completed.
3161  * In "classic RCU", these two guarantees happen to be one and
3162  * the same, but can differ in realtime RCU implementations.
3163  */
3164 void synchronize_sched(void)
3165 {
3166         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) &&
3167                            !lock_is_held(&rcu_lock_map) &&
3168                            !lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
3169                            "Illegal synchronize_sched() in RCU-sched read-side critical section");
3170         if (rcu_blocking_is_gp())
3171                 return;
3172         if (rcu_gp_is_expedited())
3173                 synchronize_sched_expedited();
3174         else
3175                 wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
3176 }
3177 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched);
3178
3179 /**
3180  * synchronize_rcu_bh - wait until an rcu_bh grace period has elapsed.
3181  *
3182  * Control will return to the caller some time after a full rcu_bh grace
3183  * period has elapsed, in other words after all currently executing rcu_bh
3184  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
3185  * sections are delimited by rcu_read_lock_bh() and rcu_read_unlock_bh(),
3186  * and may be nested.
3187  *
3188  * See the description of synchronize_sched() for more detailed information
3189  * on memory ordering guarantees.
3190  */
3191 void synchronize_rcu_bh(void)
3192 {
3193         rcu_lockdep_assert(!lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) &&
3194                            !lock_is_held(&rcu_lock_map) &&
3195                            !lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
3196                            "Illegal synchronize_rcu_bh() in RCU-bh read-side critical section");
3197         if (rcu_blocking_is_gp())
3198                 return;
3199         if (rcu_gp_is_expedited())
3200                 synchronize_rcu_bh_expedited();
3201         else
3202                 wait_rcu_gp(call_rcu_bh);
3203 }
3204 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_bh);
3205
3206 /**
3207  * get_state_synchronize_rcu - Snapshot current RCU state
3208  *
3209  * Returns a cookie that is used by a later call to cond_synchronize_rcu()
3210  * to determine whether or not a full grace period has elapsed in the
3211  * meantime.
3212  */
3213 unsigned long get_state_synchronize_rcu(void)
3214 {
3215         /*
3216          * Any prior manipulation of RCU-protected data must happen
3217          * before the load from ->gpnum.
3218          */
3219         smp_mb();  /* ^^^ */
3220
3221         /*
3222          * Make sure this load happens before the purportedly
3223          * time-consuming work between get_state_synchronize_rcu()
3224          * and cond_synchronize_rcu().
3225          */
3226         return smp_load_acquire(&rcu_state_p->gpnum);
3227 }
3228 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_state_synchronize_rcu);
3229
3230 /**
3231  * cond_synchronize_rcu - Conditionally wait for an RCU grace period
3232  *
3233  * @oldstate: return value from earlier call to get_state_synchronize_rcu()
3234  *
3235  * If a full RCU grace period has elapsed since the earlier call to
3236  * get_state_synchronize_rcu(), just return.  Otherwise, invoke
3237  * synchronize_rcu() to wait for a full grace period.
3238  *
3239  * Yes, this function does not take counter wrap into account.  But
3240  * counter wrap is harmless.  If the counter wraps, we have waited for
3241  * more than 2 billion grace periods (and way more on a 64-bit system!),
3242  * so waiting for one additional grace period should be just fine.
3243  */
3244 void cond_synchronize_rcu(unsigned long oldstate)
3245 {
3246         unsigned long newstate;
3247
3248         /*
3249          * Ensure that this load happens before any RCU-destructive
3250          * actions the caller might carry out after we return.
3251          */
3252         newstate = smp_load_acquire(&rcu_state_p->completed);
3253         if (ULONG_CMP_GE(oldstate, newstate))
3254                 synchronize_rcu();
3255 }
3256 EXPORT_SYMBOL_GPL(cond_synchronize_rcu);
3257
3258 /* Adjust sequence number for start of update-side operation. */
3259 static void rcu_seq_start(unsigned long *sp)
3260 {
3261         WRITE_ONCE(*sp, *sp + 1);
3262         smp_mb(); /* Ensure update-side operation after counter increment. */
3263         WARN_ON_ONCE(!(*sp & 0x1));
3264 }
3265
3266 /* Adjust sequence number for end of update-side operation. */
3267 static void rcu_seq_end(unsigned long *sp)
3268 {
3269         smp_mb(); /* Ensure update-side operation before counter increment. */
3270         WRITE_ONCE(*sp, *sp + 1);
3271         WARN_ON_ONCE(*sp & 0x1);
3272 }
3273
3274 /* Take a snapshot of the update side's sequence number. */
3275 static unsigned long rcu_seq_snap(unsigned long *sp)
3276 {
3277         unsigned long s;
3278
3279         smp_mb(); /* Caller's modifications seen first by other CPUs. */
3280         s = (READ_ONCE(*sp) + 3) & ~0x1;
3281         smp_mb(); /* Above access must not bleed into critical section. */
3282         return s;
3283 }
3284
3285 /*
3286  * Given a snapshot from rcu_seq_snap(), determine whether or not a
3287  * full update-side operation has occurred.
3288  */
3289 static bool rcu_seq_done(unsigned long *sp, unsigned long s)
3290 {
3291         return ULONG_CMP_GE(READ_ONCE(*sp), s);
3292 }
3293
3294 /* Wrapper functions for expedited grace periods.  */
3295 static void rcu_exp_gp_seq_start(struct rcu_state *rsp)
3296 {
3297         rcu_seq_start(&rsp->expedited_sequence);
3298 }
3299 static void rcu_exp_gp_seq_end(struct rcu_state *rsp)
3300 {
3301         rcu_seq_end(&rsp->expedited_sequence);
3302         smp_mb(); /* Ensure that consecutive grace periods serialize. */
3303 }
3304 static unsigned long rcu_exp_gp_seq_snap(struct rcu_state *rsp)
3305 {
3306         return rcu_seq_snap(&rsp->expedited_sequence);
3307 }
3308 static bool rcu_exp_gp_seq_done(struct rcu_state *rsp, unsigned long s)
3309 {
3310         return rcu_seq_done(&rsp->expedited_sequence, s);
3311 }
3312
3313 /* Common code for synchronize_{rcu,sched}_expedited() work-done checking. */
3314 static bool sync_exp_work_done(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
3315                                atomic_long_t *stat, unsigned long s)
3316 {
3317         if (rcu_exp_gp_seq_done(rsp, s)) {
3318                 if (rnp)
3319                         mutex_unlock(&rnp->exp_funnel_mutex);
3320                 /* Ensure test happens before caller kfree(). */
3321                 smp_mb__before_atomic(); /* ^^^ */
3322                 atomic_long_inc(stat);
3323                 return true;
3324         }
3325         return false;
3326 }
3327
3328 /*
3329  * Funnel-lock acquisition for expedited grace periods.  Returns a
3330  * pointer to the root rcu_node structure, or NULL if some other
3331  * task did the expedited grace period for us.
3332  */
3333 static struct rcu_node *exp_funnel_lock(struct rcu_state *rsp, unsigned long s)
3334 {
3335         struct rcu_node *rnp0;
3336         struct rcu_node *rnp1 = NULL;
3337
3338         /*
3339          * Each pass through the following loop works its way
3340          * up the rcu_node tree, returning if others have done the
3341          * work or otherwise falls through holding the root rnp's
3342          * ->exp_funnel_mutex.  The mapping from CPU to rcu_node structure
3343          * can be inexact, as it is just promoting locality and is not
3344          * strictly needed for correctness.
3345          */
3346         rnp0 = per_cpu_ptr(rsp->rda, raw_smp_processor_id())->mynode;
3347         for (; rnp0 != NULL; rnp0 = rnp0->parent) {
3348                 if (sync_exp_work_done(rsp, rnp1, &rsp->expedited_workdone1, s))
3349                         return NULL;
3350                 mutex_lock(&rnp0->exp_funnel_mutex);
3351                 if (rnp1)
3352                         mutex_unlock(&rnp1->exp_funnel_mutex);
3353                 rnp1 = rnp0;
3354         }
3355         if (sync_exp_work_done(rsp, rnp1, &rsp->expedited_workdone2, s))
3356                 return NULL;
3357         return rnp1;
3358 }
3359
3360 static int synchronize_sched_expedited_cpu_stop(void *data)
3361 {
3362         struct rcu_state *rsp = data;
3363
3364         /* We are here: If we are last, do the wakeup. */
3365         if (atomic_dec_and_test(&rsp->expedited_need_qs))
3366                 wake_up(&rsp->expedited_wq);
3367         return 0;
3368 }
3369
3370 /**
3371  * synchronize_sched_expedited - Brute-force RCU-sched grace period
3372  *
3373  * Wait for an RCU-sched grace period to elapse, but use a "big hammer"
3374  * approach to force the grace period to end quickly.  This consumes
3375  * significant time on all CPUs and is unfriendly to real-time workloads,
3376  * so is thus not recommended for any sort of common-case code.  In fact,
3377  * if you are using synchronize_sched_expedited() in a loop, please
3378  * restructure your code to batch your updates, and then use a single
3379  * synchronize_sched() instead.
3380  *
3381  * This implementation can be thought of as an application of sequence
3382  * locking to expedited grace periods, but using the sequence counter to
3383  * determine when someone else has already done the work instead of for
3384  * retrying readers.
3385  */
3386 void synchronize_sched_expedited(void)
3387 {
3388         int cpu;
3389         unsigned long s;
3390         struct rcu_node *rnp;
3391         struct rcu_state *rsp = &rcu_sched_state;
3392
3393         /* Take a snapshot of the sequence number.  */
3394         s = rcu_exp_gp_seq_snap(rsp);
3395
3396         if (!try_get_online_cpus()) {
3397                 /* CPU hotplug operation in flight, fall back to normal GP. */
3398                 wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
3399                 atomic_long_inc(&rsp->expedited_normal);
3400                 return;
3401         }
3402         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(raw_smp_processor_id()));
3403
3404         rnp = exp_funnel_lock(rsp, s);
3405         if (rnp == NULL) {
3406                 put_online_cpus();
3407                 return;  /* Someone else did our work for us. */
3408         }
3409
3410         rcu_exp_gp_seq_start(rsp);
3411
3412         /* Stop each CPU that is online, non-idle, and not us. */
3413         init_waitqueue_head(&rsp->expedited_wq);
3414         atomic_set(&rsp->expedited_need_qs, 1); /* Extra count avoids race. */
3415         for_each_online_cpu(cpu) {
3416                 struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3417                 struct rcu_dynticks *rdtp = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
3418
3419                 /* Skip our CPU and any idle CPUs. */
3420                 if (raw_smp_processor_id() == cpu ||
3421                     !(atomic_add_return(0, &rdtp->dynticks) & 0x1))
3422                         continue;
3423                 atomic_inc(&rsp->expedited_need_qs);
3424                 stop_one_cpu_nowait(cpu, synchronize_sched_expedited_cpu_stop,
3425                                     rsp, &rdp->exp_stop_work);
3426         }
3427
3428         /* Remove extra count and, if necessary, wait for CPUs to stop. */
3429         if (!atomic_dec_and_test(&rsp->expedited_need_qs))
3430                 wait_event(rsp->expedited_wq,
3431                            !atomic_read(&rsp->expedited_need_qs));
3432
3433         rcu_exp_gp_seq_end(rsp);
3434         mutex_unlock(&rnp->exp_funnel_mutex);
3435
3436         put_online_cpus();
3437 }
3438 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched_expedited);
3439
3440 /*
3441  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
3442  * by the current CPU, for the specified type of RCU, returning 1 if so.
3443  * The checks are in order of increasing expense: checks that can be
3444  * carried out against CPU-local state are performed first.  However,
3445  * we must check for CPU stalls first, else we might not get a chance.
3446  */
3447 static int __rcu_pending(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
3448 {
3449         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;
3450
3451         rdp->n_rcu_pending++;
3452
3453         /* Check for CPU stalls, if enabled. */
3454         check_cpu_stall(rsp, rdp);
3455
3456         /* Is this CPU a NO_HZ_FULL CPU that should ignore RCU? */
3457         if (rcu_nohz_full_cpu(rsp))
3458                 return 0;
3459
3460         /* Is the RCU core waiting for a quiescent state from this CPU? */
3461         if (rcu_scheduler_fully_active &&
3462             rdp->qs_pending && !rdp->passed_quiesce &&
3463             rdp->rcu_qs_ctr_snap == __this_cpu_read(rcu_qs_ctr)) {
3464                 rdp->n_rp_qs_pending++;
3465         } else if (rdp->qs_pending &&
3466                    (rdp->passed_quiesce ||
3467                     rdp->rcu_qs_ctr_snap != __this_cpu_read(rcu_qs_ctr))) {
3468                 rdp->n_rp_report_qs++;
3469                 return 1;
3470         }
3471
3472         /* Does this CPU have callbacks ready to invoke? */
3473         if (cpu_has_callbacks_ready_to_invoke(rdp)) {
3474                 rdp->n_rp_cb_ready++;
3475                 return 1;
3476         }
3477
3478         /* Has RCU gone idle with this CPU needing another grace period? */
3479         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
3480                 rdp->n_rp_cpu_needs_gp++;
3481                 return 1;
3482         }
3483
3484         /* Has another RCU grace period completed?  */
3485         if (READ_ONCE(rnp->completed) != rdp->completed) { /* outside lock */
3486                 rdp->n_rp_gp_completed++;
3487                 return 1;
3488         }
3489
3490         /* Has a new RCU grace period started? */
3491         if (READ_ONCE(rnp->gpnum) != rdp->gpnum ||
3492             unlikely(READ_ONCE(rdp->gpwrap))) { /* outside lock */
3493                 rdp->n_rp_gp_started++;
3494                 return 1;
3495         }
3496
3497         /* Does this CPU need a deferred NOCB wakeup? */
3498         if (rcu_nocb_need_deferred_wakeup(rdp)) {
3499                 rdp->n_rp_nocb_defer_wakeup++;
3500                 return 1;
3501         }
3502
3503         /* nothing to do */
3504         rdp->n_rp_need_nothing++;
3505         return 0;
3506 }
3507
3508 /*
3509  * Check to see if there is any immediate RCU-related work to be done
3510  * by the current CPU, returning 1 if so.  This function is part of the
3511  * RCU implementation; it is -not- an exported member of the RCU API.
3512  */
3513 static int rcu_pending(void)
3514 {
3515         struct rcu_state *rsp;
3516
3517         for_each_rcu_flavor(rsp)
3518                 if (__rcu_pending(rsp, this_cpu_ptr(rsp->rda)))
3519                         return 1;
3520         return 0;
3521 }
3522
3523 /*
3524  * Return true if the specified CPU has any callback.  If all_lazy is
3525  * non-NULL, store an indication of whether all callbacks are lazy.
3526  * (If there are no callbacks, all of them are deemed to be lazy.)
3527  */
3528 static bool __maybe_unused rcu_cpu_has_callbacks(bool *all_lazy)
3529 {
3530         bool al = true;
3531         bool hc = false;
3532         struct rcu_data *rdp;
3533         struct rcu_state *rsp;
3534
3535         for_each_rcu_flavor(rsp) {
3536                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
3537                 if (!rdp->nxtlist)
3538                         continue;
3539                 hc = true;
3540                 if (rdp->qlen != rdp->qlen_lazy || !all_lazy) {
3541                         al = false;
3542                         break;
3543                 }
3544         }
3545         if (all_lazy)
3546                 *all_lazy = al;
3547         return hc;
3548 }
3549
3550 /*
3551  * Helper function for _rcu_barrier() tracing.  If tracing is disabled,
3552  * the compiler is expected to optimize this away.
3553  */
3554 static void _rcu_barrier_trace(struct rcu_state *rsp, const char *s,
3555                                int cpu, unsigned long done)
3556 {
3557         trace_rcu_barrier(rsp->name, s, cpu,
3558                           atomic_read(&rsp->barrier_cpu_count), done);
3559 }
3560
3561 /*
3562  * RCU callback function for _rcu_barrier().  If we are last, wake
3563  * up the task executing _rcu_barrier().
3564  */
3565 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *rhp)
3566 {
3567         struct rcu_data *rdp = container_of(rhp, struct rcu_data, barrier_head);
3568         struct rcu_state *rsp = rdp->rsp;
3569
3570         if (atomic_dec_and_test(&rsp->barrier_cpu_count)) {
3571                 _rcu_barrier_trace(rsp, "LastCB", -1, rsp->barrier_sequence);
3572                 complete(&rsp->barrier_completion);
3573         } else {
3574                 _rcu_barrier_trace(rsp, "CB", -1, rsp->barrier_sequence);
3575         }
3576 }
3577
3578 /*
3579  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
3580  */
3581 static void rcu_barrier_func(void *type)
3582 {
3583         struct rcu_state *rsp = type;
3584         struct rcu_data *rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
3585
3586         _rcu_barrier_trace(rsp, "IRQ", -1, rsp->barrier_sequence);
3587         atomic_inc(&rsp->barrier_cpu_count);
3588         rsp->call(&rdp->barrier_head, rcu_barrier_callback);
3589 }
3590
3591 /*
3592  * Orchestrate the specified type of RCU barrier, waiting for all
3593  * RCU callbacks of the specified type to complete.
3594  */
3595 static void _rcu_barrier(struct rcu_state *rsp)
3596 {
3597         int cpu;
3598         struct rcu_data *rdp;
3599         unsigned long s = rcu_seq_snap(&rsp->barrier_sequence);
3600
3601         _rcu_barrier_trace(rsp, "Begin", -1, s);
3602
3603         /* Take mutex to serialize concurrent rcu_barrier() requests. */
3604         mutex_lock(&rsp->barrier_mutex);
3605
3606         /* Did someone else do our work for us? */
3607         if (rcu_seq_done(&rsp->barrier_sequence, s)) {
3608                 _rcu_barrier_trace(rsp, "EarlyExit", -1, rsp->barrier_sequence);
3609                 smp_mb(); /* caller's subsequent code after above check. */
3610                 mutex_unlock(&rsp->barrier_mutex);
3611                 return;
3612         }
3613
3614         /* Mark the start of the barrier operation. */
3615         rcu_seq_start(&rsp->barrier_sequence);
3616         _rcu_barrier_trace(rsp, "Inc1", -1, rsp->barrier_sequence);
3617
3618         /*
3619          * Initialize the count to one rather than to zero in order to
3620          * avoid a too-soon return to zero in case of a short grace period
3621          * (or preemption of this task).  Exclude CPU-hotplug operations
3622          * to ensure that no offline CPU has callbacks queued.
3623          */
3624         init_completion(&rsp->barrier_completion);
3625         atomic_set(&rsp->barrier_cpu_count, 1);
3626         get_online_cpus();
3627
3628         /*
3629          * Force each CPU with callbacks to register a new callback.
3630          * When that callback is invoked, we will know that all of the
3631          * corresponding CPU's preceding callbacks have been invoked.
3632          */
3633         for_each_possible_cpu(cpu) {
3634                 if (!cpu_online(cpu) && !rcu_is_nocb_cpu(cpu))
3635                         continue;
3636                 rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3637                 if (rcu_is_nocb_cpu(cpu)) {
3638                         if (!rcu_nocb_cpu_needs_barrier(rsp, cpu)) {
3639                                 _rcu_barrier_trace(rsp, "OfflineNoCB", cpu,
3640                                                    rsp->barrier_sequence);
3641                         } else {
3642                                 _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineNoCB", cpu,
3643                                                    rsp->barrier_sequence);
3644                                 smp_mb__before_atomic();
3645                                 atomic_inc(&rsp->barrier_cpu_count);
3646                                 __call_rcu(&rdp->barrier_head,
3647                                            rcu_barrier_callback, rsp, cpu, 0);
3648                         }
3649                 } else if (READ_ONCE(rdp->qlen)) {
3650                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineQ", cpu,
3651                                            rsp->barrier_sequence);
3652                         smp_call_function_single(cpu, rcu_barrier_func, rsp, 1);
3653                 } else {
3654                         _rcu_barrier_trace(rsp, "OnlineNQ", cpu,
3655                                            rsp->barrier_sequence);
3656                 }
3657         }
3658         put_online_cpus();
3659
3660         /*
3661          * Now that we have an rcu_barrier_callback() callback on each
3662          * CPU, and thus each counted, remove the initial count.
3663          */
3664         if (atomic_dec_and_test(&rsp->barrier_cpu_count))
3665                 complete(&rsp->barrier_completion);
3666
3667         /* Wait for all rcu_barrier_callback() callbacks to be invoked. */
3668         wait_for_completion(&rsp->barrier_completion);
3669
3670         /* Mark the end of the barrier operation. */
3671         _rcu_barrier_trace(rsp, "Inc2", -1, rsp->barrier_sequence);
3672         rcu_seq_end(&rsp->barrier_sequence);
3673
3674         /* Other rcu_barrier() invocations can now safely proceed. */
3675         mutex_unlock(&rsp->barrier_mutex);
3676 }
3677
3678 /**
3679  * rcu_barrier_bh - Wait until all in-flight call_rcu_bh() callbacks complete.
3680  */
3681 void rcu_barrier_bh(void)
3682 {
3683         _rcu_barrier(&rcu_bh_state);
3684 }
3685 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_bh);
3686
3687 /**
3688  * rcu_barrier_sched - Wait for in-flight call_rcu_sched() callbacks.
3689  */
3690 void rcu_barrier_sched(void)
3691 {
3692         _rcu_barrier(&rcu_sched_state);
3693 }
3694 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_sched);
3695
3696 /*
3697  * Propagate ->qsinitmask bits up the rcu_node tree to account for the
3698  * first CPU in a given leaf rcu_node structure coming online.  The caller
3699  * must hold the corresponding leaf rcu_node ->lock with interrrupts
3700  * disabled.
3701  */
3702 static void rcu_init_new_rnp(struct rcu_node *rnp_leaf)
3703 {
3704         long mask;
3705         struct rcu_node *rnp = rnp_leaf;
3706
3707         for (;;) {
3708                 mask = rnp->grpmask;
3709                 rnp = rnp->parent;
3710                 if (rnp == NULL)
3711                         return;
3712                 raw_spin_lock(&rnp->lock); /* Interrupts already disabled. */
3713                 rnp->qsmaskinit |= mask;
3714                 raw_spin_unlock(&rnp->lock); /* Interrupts remain disabled. */
3715         }
3716 }
3717
3718 /*
3719  * Do boot-time initialization of a CPU's per-CPU RCU data.
3720  */
3721 static void __init
3722 rcu_boot_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
3723 {
3724         unsigned long flags;
3725         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3726         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
3727
3728         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
3729         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3730         rdp->grpmask = 1UL << (cpu - rdp->mynode->grplo);
3731         rdp->dynticks = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
3732         WARN_ON_ONCE(rdp->dynticks->dynticks_nesting != DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE);
3733         WARN_ON_ONCE(atomic_read(&rdp->dynticks->dynticks) != 1);
3734         rdp->cpu = cpu;
3735         rdp->rsp = rsp;
3736         rcu_boot_init_nocb_percpu_data(rdp);
3737         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
3738 }
3739
3740 /*
3741  * Initialize a CPU's per-CPU RCU data.  Note that only one online or
3742  * offline event can be happening at a given time.  Note also that we
3743  * can accept some slop in the rsp->completed access due to the fact
3744  * that this CPU cannot possibly have any RCU callbacks in flight yet.
3745  */
3746 static void
3747 rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_state *rsp)
3748 {
3749         unsigned long flags;
3750         unsigned long mask;
3751         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3752         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
3753
3754         /* Set up local state, ensuring consistent view of global state. */
3755         raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3756         rdp->beenonline = 1;     /* We have now been online. */
3757         rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
3758         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
3759         rdp->blimit = blimit;
3760         if (!rdp->nxtlist)
3761                 init_callback_list(rdp);  /* Re-enable callbacks on this CPU. */
3762         rdp->dynticks->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
3763         rcu_sysidle_init_percpu_data(rdp->dynticks);
3764         atomic_set(&rdp->dynticks->dynticks,
3765                    (atomic_read(&rdp->dynticks->dynticks) & ~0x1) + 1);
3766         raw_spin_unlock(&rnp->lock);            /* irqs remain disabled. */
3767
3768         /*
3769          * Add CPU to leaf rcu_node pending-online bitmask.  Any needed
3770          * propagation up the rcu_node tree will happen at the beginning
3771          * of the next grace period.
3772          */
3773         rnp = rdp->mynode;
3774         mask = rdp->grpmask;
3775         raw_spin_lock(&rnp->lock);              /* irqs already disabled. */
3776         smp_mb__after_unlock_lock();
3777         rnp->qsmaskinitnext |= mask;
3778         rdp->gpnum = rnp->completed; /* Make CPU later note any new GP. */
3779         rdp->completed = rnp->completed;
3780         rdp->passed_quiesce = false;
3781         rdp->rcu_qs_ctr_snap = per_cpu(rcu_qs_ctr, cpu);
3782         rdp->qs_pending = false;
3783         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpuonl"));
3784         raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
3785 }
3786
3787 static void rcu_prepare_cpu(int cpu)
3788 {
3789         struct rcu_state *rsp;
3790
3791         for_each_rcu_flavor(rsp)
3792                 rcu_init_percpu_data(cpu, rsp);
3793 }
3794
3795 /*
3796  * Handle CPU online/offline notification events.
3797  */
3798 int rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
3799                    unsigned long action, void *hcpu)
3800 {
3801         long cpu = (long)hcpu;
3802         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rcu_state_p->rda, cpu);
3803         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;
3804         struct rcu_state *rsp;
3805
3806         switch (action) {
3807         case CPU_UP_PREPARE:
3808         case CPU_UP_PREPARE_FROZEN:
3809                 rcu_prepare_cpu(cpu);
3810                 rcu_prepare_kthreads(cpu);
3811                 rcu_spawn_all_nocb_kthreads(cpu);
3812                 break;
3813         case CPU_ONLINE:
3814         case CPU_DOWN_FAILED:
3815                 rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
3816                 break;
3817         case CPU_DOWN_PREPARE:
3818                 rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, cpu);
3819                 break;
3820         case CPU_DYING:
3821         case CPU_DYING_FROZEN:
3822                 for_each_rcu_flavor(rsp)
3823                         rcu_cleanup_dying_cpu(rsp);
3824                 break;
3825         case CPU_DYING_IDLE:
3826                 for_each_rcu_flavor(rsp) {
3827                         rcu_cleanup_dying_idle_cpu(cpu, rsp);
3828                 }
3829                 break;
3830         case CPU_DEAD:
3831         case CPU_DEAD_FROZEN:
3832         case CPU_UP_CANCELED:
3833         case CPU_UP_CANCELED_FROZEN:
3834                 for_each_rcu_flavor(rsp) {
3835                         rcu_cleanup_dead_cpu(cpu, rsp);
3836                         do_nocb_deferred_wakeup(per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu));
3837                 }
3838                 break;
3839         default:
3840                 break;
3841         }
3842         return NOTIFY_OK;
3843 }
3844
3845 static int rcu_pm_notify(struct notifier_block *self,
3846                          unsigned long action, void *hcpu)
3847 {
3848         switch (action) {
3849         case PM_HIBERNATION_PREPARE:
3850         case PM_SUSPEND_PREPARE:
3851                 if (nr_cpu_ids <= 256) /* Expediting bad for large systems. */
3852                         rcu_expedite_gp();
3853                 break;
3854         case PM_POST_HIBERNATION:
3855         case PM_POST_SUSPEND:
3856                 if (nr_cpu_ids <= 256) /* Expediting bad for large systems. */
3857                         rcu_unexpedite_gp();
3858                 break;
3859         default:
3860                 break;
3861         }
3862         return NOTIFY_OK;
3863 }
3864
3865 /*
3866  * Spawn the kthreads that handle each RCU flavor's grace periods.
3867  */
3868 static int __init rcu_spawn_gp_kthread(void)
3869 {
3870         unsigned long flags;
3871         int kthread_prio_in = kthread_prio;
3872         struct rcu_node *rnp;
3873         struct rcu_state *rsp;
3874         struct sched_param sp;
3875         struct task_struct *t;
3876
3877         /* Force priority into range. */
3878         if (IS_ENABLED(CONFIG_RCU_BOOST) && kthread_prio < 1)
3879                 kthread_prio = 1;
3880         else if (kthread_prio < 0)
3881                 kthread_prio = 0;
3882         else if (kthread_prio > 99)
3883                 kthread_prio = 99;
3884         if (kthread_prio != kthread_prio_in)
3885                 pr_alert("rcu_spawn_gp_kthread(): Limited prio to %d from %d\n",
3886                          kthread_prio, kthread_prio_in);
3887
3888         rcu_scheduler_fully_active = 1;
3889         for_each_rcu_flavor(rsp) {
3890                 t = kthread_create(rcu_gp_kthread, rsp, "%s", rsp->name);
3891                 BUG_ON(IS_ERR(t));
3892                 rnp = rcu_get_root(rsp);
3893                 raw_spin_lock_irqsave(&rnp->lock, flags);
3894                 rsp->gp_kthread = t;
3895                 if (kthread_prio) {
3896                         sp.sched_priority = kthread_prio;
3897                         sched_setscheduler_nocheck(t, SCHED_FIFO, &sp);
3898                 }
3899                 wake_up_process(t);
3900                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rnp->lock, flags);
3901         }
3902         rcu_spawn_nocb_kthreads();
3903         rcu_spawn_boost_kthreads();
3904         return 0;
3905 }
3906 early_initcall(rcu_spawn_gp_kthread);
3907
3908 /*
3909  * This function is invoked towards the end of the scheduler's initialization
3910  * process.  Before this is called, the idle task might contain
3911  * RCU read-side critical sections (during which time, this idle
3912  * task is booting the system).  After this function is called, the
3913  * idle tasks are prohibited from containing RCU read-side critical
3914  * sections.  This function also enables RCU lockdep checking.
3915  */
3916 void rcu_scheduler_starting(void)
3917 {
3918         WARN_ON(num_online_cpus() != 1);
3919         WARN_ON(nr_context_switches() > 0);
3920         rcu_scheduler_active = 1;
3921 }
3922
3923 /*
3924  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
3925  * or balancing the tree, depending on the rcu_fanout_exact boot parameter.
3926  */
3927 static void __init rcu_init_levelspread(int *levelspread, const int *levelcnt)
3928 {
3929         int i;
3930
3931         if (rcu_fanout_exact) {
3932                 levelspread[rcu_num_lvls - 1] = rcu_fanout_leaf;
3933                 for (i = rcu_num_lvls - 2; i >= 0; i--)
3934                         levelspread[i] = RCU_FANOUT;
3935         } else {
3936                 int ccur;
3937                 int cprv;
3938
3939                 cprv = nr_cpu_ids;
3940                 for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
3941                         ccur = levelcnt[i];
3942                         levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
3943                         cprv = ccur;
3944                 }
3945         }
3946 }
3947
3948 /*
3949  * Helper function for rcu_init() that initializes one rcu_state structure.
3950  */
3951 static void __init rcu_init_one(struct rcu_state *rsp,
3952                 struct rcu_data __percpu *rda)
3953 {
3954         static const char * const buf[] = RCU_NODE_NAME_INIT;
3955         static const char * const fqs[] = RCU_FQS_NAME_INIT;
3956         static const char * const exp[] = RCU_EXP_NAME_INIT;
3957         static u8 fl_mask = 0x1;
3958
3959         int levelcnt[RCU_NUM_LVLS];             /* # nodes in each level. */
3960         int levelspread[RCU_NUM_LVLS];          /* kids/node in each level. */
3961         int cpustride = 1;
3962         int i;
3963         int j;
3964         struct rcu_node *rnp;
3965
3966         BUILD_BUG_ON(RCU_NUM_LVLS > ARRAY_SIZE(buf));  /* Fix buf[] init! */
3967
3968         /* Silence gcc 4.8 false positive about array index out of range. */
3969         if (rcu_num_lvls <= 0 || rcu_num_lvls > RCU_NUM_LVLS)
3970                 panic("rcu_init_one: rcu_num_lvls out of range");
3971
3972         /* Initialize the level-tracking arrays. */
3973
3974         for (i = 0; i < rcu_num_lvls; i++)
3975                 levelcnt[i] = num_rcu_lvl[i];
3976         for (i = 1; i < rcu_num_lvls; i++)
3977                 rsp->level[i] = rsp->level[i - 1] + levelcnt[i - 1];
3978         rcu_init_levelspread(levelspread, levelcnt);
3979         rsp->flavor_mask = fl_mask;
3980         fl_mask <<= 1;
3981
3982         /* Initialize the elements themselves, starting from the leaves. */
3983
3984         for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
3985                 cpustride *= levelspread[i];
3986                 rnp = rsp->level[i];
3987                 for (j = 0; j < levelcnt[i]; j++, rnp++) {
3988                         raw_spin_lock_init(&rnp->lock);
3989                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->lock,
3990                                                    &rcu_node_class[i], buf[i]);
3991                         raw_spin_lock_init(&rnp->fqslock);
3992                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->fqslock,
3993                                                    &rcu_fqs_class[i], fqs[i]);
3994                         rnp->gpnum = rsp->gpnum;
3995                         rnp->completed = rsp->completed;
3996                         rnp->qsmask = 0;
3997                         rnp->qsmaskinit = 0;
3998                         rnp->grplo = j * cpustride;
3999                         rnp->grphi = (j + 1) * cpustride - 1;
4000                         if (rnp->grphi >= nr_cpu_ids)
4001                                 rnp->grphi = nr_cpu_ids - 1;
4002                         if (i == 0) {
4003                                 rnp->grpnum = 0;
4004                                 rnp->grpmask = 0;
4005                                 rnp->parent = NULL;
4006                         } else {
4007                                 rnp->grpnum = j % levelspread[i - 1];
4008                                 rnp->grpmask = 1UL << rnp->grpnum;
4009                                 rnp->parent = rsp->level[i - 1] +
4010                                               j / levelspread[i - 1];
4011                         }
4012                         rnp->level = i;
4013                         INIT_LIST_HEAD(&rnp->blkd_tasks);
4014                         rcu_init_one_nocb(rnp);
4015                         mutex_init(&rnp->exp_funnel_mutex);
4016                         lockdep_set_class_and_name(&rnp->exp_funnel_mutex,
4017                                                    &rcu_exp_class[i], exp[i]);
4018                 }
4019         }
4020
4021         init_waitqueue_head(&rsp->gp_wq);
4022         rnp = rsp->level[rcu_num_lvls - 1];
4023         for_each_possible_cpu(i) {
4024                 while (i > rnp->grphi)
4025                         rnp++;
4026                 per_cpu_ptr(rsp->rda, i)->mynode = rnp;
4027                 rcu_boot_init_percpu_data(i, rsp);
4028         }
4029         list_add(&rsp->flavors, &rcu_struct_flavors);
4030 }
4031
4032 /*
4033  * Compute the rcu_node tree geometry from kernel parameters.  This cannot
4034  * replace the definitions in tree.h because those are needed to size
4035  * the ->node array in the rcu_state structure.
4036  */
4037 static void __init rcu_init_geometry(void)
4038 {
4039         ulong d;
4040         int i;
4041         int rcu_capacity[RCU_NUM_LVLS];
4042
4043         /*
4044          * Initialize any unspecified boot parameters.
4045          * The default values of jiffies_till_first_fqs and
4046          * jiffies_till_next_fqs are set to the RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS
4047          * value, which is a function of HZ, then adding one for each
4048          * RCU_JIFFIES_FQS_DIV CPUs that might be on the system.
4049          */
4050         d = RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS + nr_cpu_ids / RCU_JIFFIES_FQS_DIV;
4051         if (jiffies_till_first_fqs == ULONG_MAX)
4052                 jiffies_till_first_fqs = d;
4053         if (jiffies_till_next_fqs == ULONG_MAX)
4054                 jiffies_till_next_fqs = d;
4055
4056         /* If the compile-time values are accurate, just leave. */
4057         if (rcu_fanout_leaf == RCU_FANOUT_LEAF &&
4058             nr_cpu_ids == NR_CPUS)
4059                 return;
4060         pr_info("RCU: Adjusting geometry for rcu_fanout_leaf=%d, nr_cpu_ids=%d\n",
4061                 rcu_fanout_leaf, nr_cpu_ids);
4062
4063         /*
4064          * The boot-time rcu_fanout_leaf parameter is only permitted
4065          * to increase the leaf-level fanout, not decrease it.  Of course,
4066          * the leaf-level fanout cannot exceed the number of bits in
4067          * the rcu_node masks.  Complain and fall back to the compile-
4068          * time values if these limits are exceeded.
4069          */
4070         if (rcu_fanout_leaf < RCU_FANOUT_LEAF ||
4071             rcu_fanout_leaf > sizeof(unsigned long) * 8) {
4072                 rcu_fanout_leaf = RCU_FANOUT_LEAF;
4073                 WARN_ON(1);
4074                 return;
4075         }
4076
4077         /*
4078          * Compute number of nodes that can be handled an rcu_node tree
4079          * with the given number of levels.
4080          */
4081         rcu_capacity[0] = rcu_fanout_leaf;
4082         for (i = 1; i < RCU_NUM_LVLS; i++)
4083                 rcu_capacity[i] = rcu_capacity[i - 1] * RCU_FANOUT;
4084
4085         /*
4086          * The tree must be able to accommodate the configured number of CPUs.
4087          * If this limit is exceeded than we have a serious problem elsewhere.
4088          */
4089         if (nr_cpu_ids > rcu_capacity[RCU_NUM_LVLS - 1])
4090                 panic("rcu_init_geometry: rcu_capacity[] is too small");
4091
4092         /* Calculate the number of levels in the tree. */
4093         for (i = 0; nr_cpu_ids > rcu_capacity[i]; i++) {
4094         }
4095         rcu_num_lvls = i + 1;
4096
4097         /* Calculate the number of rcu_nodes at each level of the tree. */
4098         for (i = 0; i < rcu_num_lvls; i++) {
4099                 int cap = rcu_capacity[(rcu_num_lvls - 1) - i];
4100                 num_rcu_lvl[i] = DIV_ROUND_UP(nr_cpu_ids, cap);
4101         }
4102
4103         /* Calculate the total number of rcu_node structures. */
4104         rcu_num_nodes = 0;
4105         for (i = 0; i < rcu_num_lvls; i++)
4106                 rcu_num_nodes += num_rcu_lvl[i];
4107 }
4108
4109 /*
4110  * Dump out the structure of the rcu_node combining tree associated
4111  * with the rcu_state structure referenced by rsp.
4112  */
4113 static void __init rcu_dump_rcu_node_tree(struct rcu_state *rsp)
4114 {
4115         int level = 0;
4116         struct rcu_node *rnp;
4117
4118         pr_info("rcu_node tree layout dump\n");
4119         pr_info(" ");
4120         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
4121                 if (rnp->level != level) {
4122                         pr_cont("\n");
4123                         pr_info(" ");
4124                         level = rnp->level;
4125                 }
4126                 pr_cont("%d:%d ^%d  ", rnp->grplo, rnp->grphi, rnp->grpnum);
4127         }
4128         pr_cont("\n");
4129 }
4130
4131 void __init rcu_init(void)
4132 {
4133         int cpu;
4134
4135         rcu_early_boot_tests();
4136
4137         rcu_bootup_announce();
4138         rcu_init_geometry();
4139         rcu_init_one(&rcu_bh_state, &rcu_bh_data);
4140         rcu_init_one(&rcu_sched_state, &rcu_sched_data);
4141         if (dump_tree)
4142                 rcu_dump_rcu_node_tree(&rcu_sched_state);
4143         __rcu_init_preempt();
4144         open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);
4145
4146         /*
4147          * We don't need protection against CPU-hotplug here because
4148          * this is called early in boot, before either interrupts
4149          * or the scheduler are operational.
4150          */
4151         cpu_notifier(rcu_cpu_notify, 0);
4152         pm_notifier(rcu_pm_notify, 0);
4153         for_each_online_cpu(cpu)
4154                 rcu_cpu_notify(NULL, CPU_UP_PREPARE, (void *)(long)cpu);
4155 }
4156
4157 #include "tree_plugin.h"