kernel/rcu/tree.h

   1 /*
   2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion (tree-based version)
   3  * Internal non-public definitions.
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, you can access it online at
  17  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html.
  18  *
  19  * Copyright IBM Corporation, 2008
  20  *
  21  * Author: Ingo Molnar <mingo@elte.hu>
  22  *         Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com>
  23  */
  24
  25 #include <linux/cache.h>
  26 #include <linux/spinlock.h>
  27 #include <linux/threads.h>
  28 #include <linux/cpumask.h>
  29 #include <linux/seqlock.h>
  30 #include <linux/stop_machine.h>
  31
  32 /*
  33  * Define shape of hierarchy based on NR_CPUS, CONFIG_RCU_FANOUT, and
  34  * CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF.
  35  * In theory, it should be possible to add more levels straightforwardly.
  36  * In practice, this did work well going from three levels to four.
  37  * Of course, your mileage may vary.
  38  */
  39
  40 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT
  41 #define RCU_FANOUT CONFIG_RCU_FANOUT
  42 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT */
  43 # ifdef CONFIG_64BIT
  44 # define RCU_FANOUT 64
  45 # else
  46 # define RCU_FANOUT 32
  47 # endif
  48 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT */
  49
  50 #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF
  51 #define RCU_FANOUT_LEAF CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF
  52 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF */
  53 # ifdef CONFIG_64BIT
  54 # define RCU_FANOUT_LEAF 64
  55 # else
  56 # define RCU_FANOUT_LEAF 32
  57 # endif
  58 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_FANOUT_LEAF */
  59
  60 #define RCU_FANOUT_1          (RCU_FANOUT_LEAF)
  61 #define RCU_FANOUT_2          (RCU_FANOUT_1 * RCU_FANOUT)
  62 #define RCU_FANOUT_3          (RCU_FANOUT_2 * RCU_FANOUT)
  63 #define RCU_FANOUT_4          (RCU_FANOUT_3 * RCU_FANOUT)
  64
  65 #if NR_CPUS <= RCU_FANOUT_1
  66 #  define RCU_NUM_LVLS        1
  67 #  define NUM_RCU_LVL_0       1
  68 #  define NUM_RCU_NODES       NUM_RCU_LVL_0
  69 #  define NUM_RCU_LVL_INIT    { NUM_RCU_LVL_0 }
  70 #  define RCU_NODE_NAME_INIT  { "rcu_node_0" }
  71 #  define RCU_FQS_NAME_INIT   { "rcu_node_fqs_0" }
  72 #  define RCU_EXP_NAME_INIT   { "rcu_node_exp_0" }
  73 #  define RCU_EXP_SCHED_NAME_INIT \
  74                               { "rcu_node_exp_sched_0" }
  75 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_2
  76 #  define RCU_NUM_LVLS        2
  77 #  define NUM_RCU_LVL_0       1
  78 #  define NUM_RCU_LVL_1       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_1)
  79 #  define NUM_RCU_NODES       (NUM_RCU_LVL_0 + NUM_RCU_LVL_1)
  80 #  define NUM_RCU_LVL_INIT    { NUM_RCU_LVL_0, NUM_RCU_LVL_1 }
  81 #  define RCU_NODE_NAME_INIT  { "rcu_node_0", "rcu_node_1" }
  82 #  define RCU_FQS_NAME_INIT   { "rcu_node_fqs_0", "rcu_node_fqs_1" }
  83 #  define RCU_EXP_NAME_INIT   { "rcu_node_exp_0", "rcu_node_exp_1" }
  84 #  define RCU_EXP_SCHED_NAME_INIT \
  85                               { "rcu_node_exp_sched_0", "rcu_node_exp_sched_1" }
  86 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_3
  87 #  define RCU_NUM_LVLS        3
  88 #  define NUM_RCU_LVL_0       1
  89 #  define NUM_RCU_LVL_1       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_2)
  90 #  define NUM_RCU_LVL_2       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_1)
  91 #  define NUM_RCU_NODES       (NUM_RCU_LVL_0 + NUM_RCU_LVL_1 + NUM_RCU_LVL_2)
  92 #  define NUM_RCU_LVL_INIT    { NUM_RCU_LVL_0, NUM_RCU_LVL_1, NUM_RCU_LVL_2 }
  93 #  define RCU_NODE_NAME_INIT  { "rcu_node_0", "rcu_node_1", "rcu_node_2" }
  94 #  define RCU_FQS_NAME_INIT   { "rcu_node_fqs_0", "rcu_node_fqs_1", "rcu_node_fqs_2" }
  95 #  define RCU_EXP_NAME_INIT   { "rcu_node_exp_0", "rcu_node_exp_1", "rcu_node_exp_2" }
  96 #  define RCU_EXP_SCHED_NAME_INIT \
  97                               { "rcu_node_exp_sched_0", "rcu_node_exp_sched_1", "rcu_node_exp_sched_2" }
  98 #elif NR_CPUS <= RCU_FANOUT_4
  99 #  define RCU_NUM_LVLS        4
 100 #  define NUM_RCU_LVL_0       1
 101 #  define NUM_RCU_LVL_1       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_3)
 102 #  define NUM_RCU_LVL_2       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_2)
 103 #  define NUM_RCU_LVL_3       DIV_ROUND_UP(NR_CPUS, RCU_FANOUT_1)
 104 #  define NUM_RCU_NODES       (NUM_RCU_LVL_0 + NUM_RCU_LVL_1 + NUM_RCU_LVL_2 + NUM_RCU_LVL_3)
 105 #  define NUM_RCU_LVL_INIT    { NUM_RCU_LVL_0, NUM_RCU_LVL_1, NUM_RCU_LVL_2, NUM_RCU_LVL_3 }
 106 #  define RCU_NODE_NAME_INIT  { "rcu_node_0", "rcu_node_1", "rcu_node_2", "rcu_node_3" }
 107 #  define RCU_FQS_NAME_INIT   { "rcu_node_fqs_0", "rcu_node_fqs_1", "rcu_node_fqs_2", "rcu_node_fqs_3" }
 108 #  define RCU_EXP_NAME_INIT   { "rcu_node_exp_0", "rcu_node_exp_1", "rcu_node_exp_2", "rcu_node_exp_3" }
 109 #  define RCU_EXP_SCHED_NAME_INIT \
 110                               { "rcu_node_exp_sched_0", "rcu_node_exp_sched_1", "rcu_node_exp_sched_2", "rcu_node_exp_sched_3" }
 111 #else
 112 # error "CONFIG_RCU_FANOUT insufficient for NR_CPUS"
 113 #endif /* #if (NR_CPUS) <= RCU_FANOUT_1 */
 114
 115 extern int rcu_num_lvls;
 116 extern int rcu_num_nodes;
 117
 118 /*
 119  * Dynticks per-CPU state.
 120  */
 121 struct rcu_dynticks {
 122         long long dynticks_nesting; /* Track irq/process nesting level. */
 123                                     /* Process level is worth LLONG_MAX/2. */
 124         int dynticks_nmi_nesting;   /* Track NMI nesting level. */
 125         atomic_t dynticks;          /* Even value for idle, else odd. */
 126 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_SYSIDLE
 127         long long dynticks_idle_nesting;
 128                                     /* irq/process nesting level from idle. */
 129         atomic_t dynticks_idle;     /* Even value for idle, else odd. */
 130                                     /*  "Idle" excludes userspace execution. */
 131         unsigned long dynticks_idle_jiffies;
 132                                     /* End of last non-NMI non-idle period. */
 133 #endif /* #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL_SYSIDLE */
 134 #ifdef CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ
 135         bool all_lazy;              /* Are all CPU's CBs lazy? */
 136         unsigned long nonlazy_posted;
 137                                     /* # times non-lazy CBs posted to CPU. */
 138         unsigned long nonlazy_posted_snap;
 139                                     /* idle-period nonlazy_posted snapshot. */
 140         unsigned long last_accelerate;
 141                                     /* Last jiffy CBs were accelerated. */
 142         unsigned long last_advance_all;
 143                                     /* Last jiffy CBs were all advanced. */
 144         int tick_nohz_enabled_snap; /* Previously seen value from sysfs. */
 145 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ */
 146 };
 147
 148 /* RCU's kthread states for tracing. */
 149 #define RCU_KTHREAD_STOPPED  0
 150 #define RCU_KTHREAD_RUNNING  1
 151 #define RCU_KTHREAD_WAITING  2
 152 #define RCU_KTHREAD_OFFCPU   3
 153 #define RCU_KTHREAD_YIELDING 4
 154 #define RCU_KTHREAD_MAX      4
 155
 156 /*
 157  * Definition for node within the RCU grace-period-detection hierarchy.
 158  */
 159 struct rcu_node {
 160         raw_spinlock_t lock;    /* Root rcu_node's lock protects some */
 161                                 /*  rcu_state fields as well as following. */
 162         unsigned long gpnum;    /* Current grace period for this node. */
 163                                 /*  This will either be equal to or one */
 164                                 /*  behind the root rcu_node's gpnum. */
 165         unsigned long completed; /* Last GP completed for this node. */
 166                                 /*  This will either be equal to or one */
 167                                 /*  behind the root rcu_node's gpnum. */
 168         unsigned long qsmask;   /* CPUs or groups that need to switch in */
 169                                 /*  order for current grace period to proceed.*/
 170                                 /*  In leaf rcu_node, each bit corresponds to */
 171                                 /*  an rcu_data structure, otherwise, each */
 172                                 /*  bit corresponds to a child rcu_node */
 173                                 /*  structure. */
 174         unsigned long qsmaskinit;
 175                                 /* Per-GP initial value for qsmask. */
 176                                 /*  Initialized from ->qsmaskinitnext at the */
 177                                 /*  beginning of each grace period. */
 178         unsigned long qsmaskinitnext;
 179                                 /* Online CPUs for next grace period. */
 180         unsigned long expmask;  /* CPUs or groups that need to check in */
 181                                 /*  to allow the current expedited GP */
 182                                 /*  to complete. */
 183         unsigned long expmaskinit;
 184                                 /* Per-GP initial values for expmask. */
 185                                 /*  Initialized from ->expmaskinitnext at the */
 186                                 /*  beginning of each expedited GP. */
 187         unsigned long expmaskinitnext;
 188                                 /* Online CPUs for next expedited GP. */
 189         unsigned long grpmask;  /* Mask to apply to parent qsmask. */
 190                                 /*  Only one bit will be set in this mask. */
 191         int     grplo;          /* lowest-numbered CPU or group here. */
 192         int     grphi;          /* highest-numbered CPU or group here. */
 193         u8      grpnum;         /* CPU/group number for next level up. */
 194         u8      level;          /* root is at level 0. */
 195         bool    wait_blkd_tasks;/* Necessary to wait for blocked tasks to */
 196                                 /*  exit RCU read-side critical sections */
 197                                 /*  before propagating offline up the */
 198                                 /*  rcu_node tree? */
 199         struct rcu_node *parent;
 200         struct list_head blkd_tasks;
 201                                 /* Tasks blocked in RCU read-side critical */
 202                                 /*  section.  Tasks are placed at the head */
 203                                 /*  of this list and age towards the tail. */
 204         struct list_head *gp_tasks;
 205                                 /* Pointer to the first task blocking the */
 206                                 /*  current grace period, or NULL if there */
 207                                 /*  is no such task. */
 208         struct list_head *exp_tasks;
 209                                 /* Pointer to the first task blocking the */
 210                                 /*  current expedited grace period, or NULL */
 211                                 /*  if there is no such task.  If there */
 212                                 /*  is no current expedited grace period, */
 213                                 /*  then there can cannot be any such task. */
 214         struct list_head *boost_tasks;
 215                                 /* Pointer to first task that needs to be */
 216                                 /*  priority boosted, or NULL if no priority */
 217                                 /*  boosting is needed for this rcu_node */
 218                                 /*  structure.  If there are no tasks */
 219                                 /*  queued on this rcu_node structure that */
 220                                 /*  are blocking the current grace period, */
 221                                 /*  there can be no such task. */
 222         struct rt_mutex boost_mtx;
 223                                 /* Used only for the priority-boosting */
 224                                 /*  side effect, not as a lock. */
 225         unsigned long boost_time;
 226                                 /* When to start boosting (jiffies). */
 227         struct task_struct *boost_kthread_task;
 228                                 /* kthread that takes care of priority */
 229                                 /*  boosting for this rcu_node structure. */
 230         unsigned int boost_kthread_status;
 231                                 /* State of boost_kthread_task for tracing. */
 232         unsigned long n_tasks_boosted;
 233                                 /* Total number of tasks boosted. */
 234         unsigned long n_exp_boosts;
 235                                 /* Number of tasks boosted for expedited GP. */
 236         unsigned long n_normal_boosts;
 237                                 /* Number of tasks boosted for normal GP. */
 238         unsigned long n_balk_blkd_tasks;
 239                                 /* Refused to boost: no blocked tasks. */
 240         unsigned long n_balk_exp_gp_tasks;
 241                                 /* Refused to boost: nothing blocking GP. */
 242         unsigned long n_balk_boost_tasks;
 243                                 /* Refused to boost: already boosting. */
 244         unsigned long n_balk_notblocked;
 245                                 /* Refused to boost: RCU RS CS still running. */
 246         unsigned long n_balk_notyet;
 247                                 /* Refused to boost: not yet time. */
 248         unsigned long n_balk_nos;
 249                                 /* Refused to boost: not sure why, though. */
 250                                 /*  This can happen due to race conditions. */
 251 #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU
 252         wait_queue_head_t nocb_gp_wq[2];
 253                                 /* Place for rcu_nocb_kthread() to wait GP. */
 254 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU */
 255         int need_future_gp[2];
 256                                 /* Counts of upcoming no-CB GP requests. */
 257         raw_spinlock_t fqslock ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 258
 259         struct mutex exp_funnel_mutex ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 260 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 261
 262 /*
 263  * Do a full breadth-first scan of the rcu_node structures for the
 264  * specified rcu_state structure.
 265  */
 266 #define rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) \
 267         for ((rnp) = &(rsp)->node[0]; \
 268              (rnp) < &(rsp)->node[rcu_num_nodes]; (rnp)++)
 269
 270 /*
 271  * Do a breadth-first scan of the non-leaf rcu_node structures for the
 272  * specified rcu_state structure.  Note that if there is a singleton
 273  * rcu_node tree with but one rcu_node structure, this loop is a no-op.
 274  */
 275 #define rcu_for_each_nonleaf_node_breadth_first(rsp, rnp) \
 276         for ((rnp) = &(rsp)->node[0]; \
 277              (rnp) < (rsp)->level[rcu_num_lvls - 1]; (rnp)++)
 278
 279 /*
 280  * Scan the leaves of the rcu_node hierarchy for the specified rcu_state
 281  * structure.  Note that if there is a singleton rcu_node tree with but
 282  * one rcu_node structure, this loop -will- visit the rcu_node structure.
 283  * It is still a leaf node, even if it is also the root node.
 284  */
 285 #define rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) \
 286         for ((rnp) = (rsp)->level[rcu_num_lvls - 1]; \
 287              (rnp) < &(rsp)->node[rcu_num_nodes]; (rnp)++)
 288
 289 /*
 290  * Union to allow "aggregate OR" operation on the need for a quiescent
 291  * state by the normal and expedited grace periods.
 292  */
 293 union rcu_noqs {
 294         struct {
 295                 u8 norm;
 296                 u8 exp;
 297         } b; /* Bits. */
 298         u16 s; /* Set of bits, aggregate OR here. */
 299 };
 300
 301 /* Index values for nxttail array in struct rcu_data. */
 302 #define RCU_DONE_TAIL           0       /* Also RCU_WAIT head. */
 303 #define RCU_WAIT_TAIL           1       /* Also RCU_NEXT_READY head. */
 304 #define RCU_NEXT_READY_TAIL     2       /* Also RCU_NEXT head. */
 305 #define RCU_NEXT_TAIL           3
 306 #define RCU_NEXT_SIZE           4
 307
 308 /* Per-CPU data for read-copy update. */
 309 struct rcu_data {
 310         /* 1) quiescent-state and grace-period handling : */
 311         unsigned long   completed;      /* Track rsp->completed gp number */
 312                                         /*  in order to detect GP end. */
 313         unsigned long   gpnum;          /* Highest gp number that this CPU */
 314                                         /*  is aware of having started. */
 315         unsigned long   rcu_qs_ctr_snap;/* Snapshot of rcu_qs_ctr to check */
 316                                         /*  for rcu_all_qs() invocations. */
 317         union rcu_noqs  cpu_no_qs;      /* No QSes yet for this CPU. */
 318         bool            core_needs_qs;  /* Core waits for quiesc state. */
 319         bool            beenonline;     /* CPU online at least once. */
 320         bool            gpwrap;         /* Possible gpnum/completed wrap. */
 321         struct rcu_node *mynode;        /* This CPU's leaf of hierarchy */
 322         unsigned long grpmask;          /* Mask to apply to leaf qsmask. */
 323         unsigned long   ticks_this_gp;  /* The number of scheduling-clock */
 324                                         /*  ticks this CPU has handled */
 325                                         /*  during and after the last grace */
 326                                         /* period it is aware of. */
 327         struct cpu_stop_work exp_stop_work;
 328                                         /* Expedited grace-period control */
 329                                         /*  for CPU stopping. */
 330
 331         /* 2) batch handling */
 332         /*
 333          * If nxtlist is not NULL, it is partitioned as follows.
 334          * Any of the partitions might be empty, in which case the
 335          * pointer to that partition will be equal to the pointer for
 336          * the following partition.  When the list is empty, all of
 337          * the nxttail elements point to the ->nxtlist pointer itself,
 338          * which in that case is NULL.
 339          *
 340          * [nxtlist, *nxttail[RCU_DONE_TAIL]):
 341          *      Entries that batch # <= ->completed
 342          *      The grace period for these entries has completed, and
 343          *      the other grace-period-completed entries may be moved
 344          *      here temporarily in rcu_process_callbacks().
 345          * [*nxttail[RCU_DONE_TAIL], *nxttail[RCU_WAIT_TAIL]):
 346          *      Entries that batch # <= ->completed - 1: waiting for current GP
 347          * [*nxttail[RCU_WAIT_TAIL], *nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL]):
 348          *      Entries known to have arrived before current GP ended
 349          * [*nxttail[RCU_NEXT_READY_TAIL], *nxttail[RCU_NEXT_TAIL]):
 350          *      Entries that might have arrived after current GP ended
 351          *      Note that the value of *nxttail[RCU_NEXT_TAIL] will
 352          *      always be NULL, as this is the end of the list.
 353          */
 354         struct rcu_head *nxtlist;
 355         struct rcu_head **nxttail[RCU_NEXT_SIZE];
 356         unsigned long   nxtcompleted[RCU_NEXT_SIZE];
 357                                         /* grace periods for sublists. */
 358         long            qlen_lazy;      /* # of lazy queued callbacks */
 359         long            qlen;           /* # of queued callbacks, incl lazy */
 360         long            qlen_last_fqs_check;
 361                                         /* qlen at last check for QS forcing */
 362         unsigned long   n_cbs_invoked;  /* count of RCU cbs invoked. */
 363         unsigned long   n_nocbs_invoked; /* count of no-CBs RCU cbs invoked. */
 364         unsigned long   n_cbs_orphaned; /* RCU cbs orphaned by dying CPU */
 365         unsigned long   n_cbs_adopted;  /* RCU cbs adopted from dying CPU */
 366         unsigned long   n_force_qs_snap;
 367                                         /* did other CPU force QS recently? */
 368         long            blimit;         /* Upper limit on a processed batch */
 369
 370         /* 3) dynticks interface. */
 371         struct rcu_dynticks *dynticks;  /* Shared per-CPU dynticks state. */
 372         int dynticks_snap;              /* Per-GP tracking for dynticks. */
 373
 374         /* 4) reasons this CPU needed to be kicked by force_quiescent_state */
 375         unsigned long dynticks_fqs;     /* Kicked due to dynticks idle. */
 376         unsigned long offline_fqs;      /* Kicked due to being offline. */
 377         unsigned long cond_resched_completed;
 378                                         /* Grace period that needs help */
 379                                         /*  from cond_resched(). */
 380
 381         /* 5) __rcu_pending() statistics. */
 382         unsigned long n_rcu_pending;    /* rcu_pending() calls since boot. */
 383         unsigned long n_rp_core_needs_qs;
 384         unsigned long n_rp_report_qs;
 385         unsigned long n_rp_cb_ready;
 386         unsigned long n_rp_cpu_needs_gp;
 387         unsigned long n_rp_gp_completed;
 388         unsigned long n_rp_gp_started;
 389         unsigned long n_rp_nocb_defer_wakeup;
 390         unsigned long n_rp_need_nothing;
 391
 392         /* 6) _rcu_barrier(), OOM callbacks, and expediting. */
 393         struct rcu_head barrier_head;
 394 #ifdef CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ
 395         struct rcu_head oom_head;
 396 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_FAST_NO_HZ */
 397         struct mutex exp_funnel_mutex;
 398
 399         /* 7) Callback offloading. */
 400 #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU
 401         struct rcu_head *nocb_head;     /* CBs waiting for kthread. */
 402         struct rcu_head **nocb_tail;
 403         atomic_long_t nocb_q_count;     /* # CBs waiting for nocb */
 404         atomic_long_t nocb_q_count_lazy; /*  invocation (all stages). */
 405         struct rcu_head *nocb_follower_head; /* CBs ready to invoke. */
 406         struct rcu_head **nocb_follower_tail;
 407         wait_queue_head_t nocb_wq;      /* For nocb kthreads to sleep on. */
 408         struct task_struct *nocb_kthread;
 409         int nocb_defer_wakeup;          /* Defer wakeup of nocb_kthread. */
 410
 411         /* The following fields are used by the leader, hence own cacheline. */
 412         struct rcu_head *nocb_gp_head ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 413                                         /* CBs waiting for GP. */
 414         struct rcu_head **nocb_gp_tail;
 415         bool nocb_leader_sleep;         /* Is the nocb leader thread asleep? */
 416         struct rcu_data *nocb_next_follower;
 417                                         /* Next follower in wakeup chain. */
 418
 419         /* The following fields are used by the follower, hence new cachline. */
 420         struct rcu_data *nocb_leader ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 421                                         /* Leader CPU takes GP-end wakeups. */
 422 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU */
 423
 424         /* 8) RCU CPU stall data. */
 425         unsigned int softirq_snap;      /* Snapshot of softirq activity. */
 426
 427         int cpu;
 428         struct rcu_state *rsp;
 429 };
 430
 431 /* Values for fqs_state field in struct rcu_state. */
 432 #define RCU_GP_IDLE             0       /* No grace period in progress. */
 433 #define RCU_GP_INIT             1       /* Grace period being initialized. */
 434 #define RCU_SAVE_DYNTICK        2       /* Need to scan dyntick state. */
 435 #define RCU_FORCE_QS            3       /* Need to force quiescent state. */
 436 #define RCU_SIGNAL_INIT         RCU_SAVE_DYNTICK
 437
 438 /* Values for nocb_defer_wakeup field in struct rcu_data. */
 439 #define RCU_NOGP_WAKE_NOT       0
 440 #define RCU_NOGP_WAKE           1
 441 #define RCU_NOGP_WAKE_FORCE     2
 442
 443 #define RCU_JIFFIES_TILL_FORCE_QS (1 + (HZ > 250) + (HZ > 500))
 444                                         /* For jiffies_till_first_fqs and */
 445                                         /*  and jiffies_till_next_fqs. */
 446
 447 #define RCU_JIFFIES_FQS_DIV     256     /* Very large systems need more */
 448                                         /*  delay between bouts of */
 449                                         /*  quiescent-state forcing. */
 450
 451 #define RCU_STALL_RAT_DELAY     2       /* Allow other CPUs time to take */
 452                                         /*  at least one scheduling clock */
 453                                         /*  irq before ratting on them. */
 454
 455 #define rcu_wait(cond)                                                  \
 456 do {                                                                    \
 457         for (;;) {                                                      \
 458                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);                  \
 459                 if (cond)                                               \
 460                         break;                                          \
 461                 schedule();                                             \
 462         }                                                               \
 463         __set_current_state(TASK_RUNNING);                              \
 464 } while (0)
 465
 466 /*
 467  * RCU global state, including node hierarchy.  This hierarchy is
 468  * represented in "heap" form in a dense array.  The root (first level)
 469  * of the hierarchy is in ->node[0] (referenced by ->level[0]), the second
 470  * level in ->node[1] through ->node[m] (->node[1] referenced by ->level[1]),
 471  * and the third level in ->node[m+1] and following (->node[m+1] referenced
 472  * by ->level[2]).  The number of levels is determined by the number of
 473  * CPUs and by CONFIG_RCU_FANOUT.  Small systems will have a "hierarchy"
 474  * consisting of a single rcu_node.
 475  */
 476 struct rcu_state {
 477         struct rcu_node node[NUM_RCU_NODES];    /* Hierarchy. */
 478         struct rcu_node *level[RCU_NUM_LVLS + 1];
 479                                                 /* Hierarchy levels (+1 to */
 480                                                 /*  shut bogus gcc warning) */
 481         u8 flavor_mask;                         /* bit in flavor mask. */
 482         struct rcu_data __percpu *rda;          /* pointer of percu rcu_data. */
 483         void (*call)(struct rcu_head *head,     /* call_rcu() flavor. */
 484                      void (*func)(struct rcu_head *head));
 485         int ncpus;                              /* # CPUs seen so far. */
 486
 487         /* The following fields are guarded by the root rcu_node's lock. */
 488
 489         u8      fqs_state ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 490                                                 /* Force QS state. */
 491         u8      boost;                          /* Subject to priority boost. */
 492         unsigned long gpnum;                    /* Current gp number. */
 493         unsigned long completed;                /* # of last completed gp. */
 494         struct task_struct *gp_kthread;         /* Task for grace periods. */
 495         wait_queue_head_t gp_wq;                /* Where GP task waits. */
 496         short gp_flags;                         /* Commands for GP task. */
 497         short gp_state;                         /* GP kthread sleep state. */
 498
 499         /* End of fields guarded by root rcu_node's lock. */
 500
 501         raw_spinlock_t orphan_lock ____cacheline_internodealigned_in_smp;
 502                                                 /* Protect following fields. */
 503         struct rcu_head *orphan_nxtlist;        /* Orphaned callbacks that */
 504                                                 /*  need a grace period. */
 505         struct rcu_head **orphan_nxttail;       /* Tail of above. */
 506         struct rcu_head *orphan_donelist;       /* Orphaned callbacks that */
 507                                                 /*  are ready to invoke. */
 508         struct rcu_head **orphan_donetail;      /* Tail of above. */
 509         long qlen_lazy;                         /* Number of lazy callbacks. */
 510         long qlen;                              /* Total number of callbacks. */
 511         /* End of fields guarded by orphan_lock. */
 512
 513         struct mutex barrier_mutex;             /* Guards barrier fields. */
 514         atomic_t barrier_cpu_count;             /* # CPUs waiting on. */
 515         struct completion barrier_completion;   /* Wake at barrier end. */
 516         unsigned long barrier_sequence;         /* ++ at start and end of */
 517                                                 /*  _rcu_barrier(). */
 518         /* End of fields guarded by barrier_mutex. */
 519
 520         unsigned long expedited_sequence;       /* Take a ticket. */
 521         atomic_long_t expedited_workdone0;      /* # done by others #0. */
 522         atomic_long_t expedited_workdone1;      /* # done by others #1. */
 523         atomic_long_t expedited_workdone2;      /* # done by others #2. */
 524         atomic_long_t expedited_workdone3;      /* # done by others #3. */
 525         atomic_long_t expedited_normal;         /* # fallbacks to normal. */
 526         atomic_t expedited_need_qs;             /* # CPUs left to check in. */
 527         wait_queue_head_t expedited_wq;         /* Wait for check-ins. */
 528         int ncpus_snap;                         /* # CPUs seen last time. */
 529
 530         unsigned long jiffies_force_qs;         /* Time at which to invoke */
 531                                                 /*  force_quiescent_state(). */
 532         unsigned long n_force_qs;               /* Number of calls to */
 533                                                 /*  force_quiescent_state(). */
 534         unsigned long n_force_qs_lh;            /* ~Number of calls leaving */
 535                                                 /*  due to lock unavailable. */
 536         unsigned long n_force_qs_ngp;           /* Number of calls leaving */
 537                                                 /*  due to no GP active. */
 538         unsigned long gp_start;                 /* Time at which GP started, */
 539                                                 /*  but in jiffies. */
 540         unsigned long gp_activity;              /* Time of last GP kthread */
 541                                                 /*  activity in jiffies. */
 542         unsigned long jiffies_stall;            /* Time at which to check */
 543                                                 /*  for CPU stalls. */
 544         unsigned long jiffies_resched;          /* Time at which to resched */
 545                                                 /*  a reluctant CPU. */
 546         unsigned long n_force_qs_gpstart;       /* Snapshot of n_force_qs at */
 547                                                 /*  GP start. */
 548         unsigned long gp_max;                   /* Maximum GP duration in */
 549                                                 /*  jiffies. */
 550         const char *name;                       /* Name of structure. */
 551         char abbr;                              /* Abbreviated name. */
 552         struct list_head flavors;               /* List of RCU flavors. */
 553 };
 554
 555 /* Values for rcu_state structure's gp_flags field. */
 556 #define RCU_GP_FLAG_INIT 0x1    /* Need grace-period initialization. */
 557 #define RCU_GP_FLAG_FQS  0x2    /* Need grace-period quiescent-state forcing. */
 558
 559 /* Values for rcu_state structure's gp_flags field. */
 560 #define RCU_GP_WAIT_INIT 0      /* Initial state. */
 561 #define RCU_GP_WAIT_GPS  1      /* Wait for grace-period start. */
 562 #define RCU_GP_DONE_GPS  2      /* Wait done for grace-period start. */
 563 #define RCU_GP_WAIT_FQS  3      /* Wait for force-quiescent-state time. */
 564 #define RCU_GP_DOING_FQS 4      /* Wait done for force-quiescent-state time. */
 565 #define RCU_GP_CLEANUP   5      /* Grace-period cleanup started. */
 566 #define RCU_GP_CLEANED   6      /* Grace-period cleanup complete. */
 567
 568 extern struct list_head rcu_struct_flavors;
 569
 570 /* Sequence through rcu_state structures for each RCU flavor. */
 571 #define for_each_rcu_flavor(rsp) \
 572         list_for_each_entry((rsp), &rcu_struct_flavors, flavors)
 573
 574 /*
 575  * RCU implementation internal declarations:
 576  */
 577 extern struct rcu_state rcu_sched_state;
 578
 579 extern struct rcu_state rcu_bh_state;
 580
 581 #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU
 582 extern struct rcu_state rcu_preempt_state;
 583 #endif /* #ifdef CONFIG_PREEMPT_RCU */
 584
 585 #ifdef CONFIG_RCU_BOOST
 586 DECLARE_PER_CPU(unsigned int, rcu_cpu_kthread_status);
 587 DECLARE_PER_CPU(int, rcu_cpu_kthread_cpu);
 588 DECLARE_PER_CPU(unsigned int, rcu_cpu_kthread_loops);
 589 DECLARE_PER_CPU(char, rcu_cpu_has_work);
 590 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_BOOST */
 591
 592 #ifndef RCU_TREE_NONCORE
 593
 594 /* Forward declarations for rcutree_plugin.h */
 595 static void rcu_bootup_announce(void);
 596 static void rcu_preempt_note_context_switch(void);
 597 static int rcu_preempt_blocked_readers_cgp(struct rcu_node *rnp);
 598 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 599 static bool rcu_preempt_has_tasks(struct rcu_node *rnp);
 600 #endif /* #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 601 static void rcu_print_detail_task_stall(struct rcu_state *rsp);
 602 static int rcu_print_task_stall(struct rcu_node *rnp);
 603 static void rcu_preempt_check_blocked_tasks(struct rcu_node *rnp);
 604 static void rcu_preempt_check_callbacks(void);
 605 void call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(struct rcu_head *rcu));
 606 static void __init __rcu_init_preempt(void);
 607 static void rcu_initiate_boost(struct rcu_node *rnp, unsigned long flags);
 608 static void rcu_preempt_boost_start_gp(struct rcu_node *rnp);
 609 static void invoke_rcu_callbacks_kthread(void);
 610 static bool rcu_is_callbacks_kthread(void);
 611 #ifdef CONFIG_RCU_BOOST
 612 static void rcu_preempt_do_callbacks(void);
 613 static int rcu_spawn_one_boost_kthread(struct rcu_state *rsp,
 614                                                  struct rcu_node *rnp);
 615 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_BOOST */
 616 static void __init rcu_spawn_boost_kthreads(void);
 617 static void rcu_prepare_kthreads(int cpu);
 618 static void rcu_cleanup_after_idle(void);
 619 static void rcu_prepare_for_idle(void);
 620 static void rcu_idle_count_callbacks_posted(void);
 621 static bool rcu_preempt_has_tasks(struct rcu_node *rnp);
 622 static void print_cpu_stall_info_begin(void);
 623 static void print_cpu_stall_info(struct rcu_state *rsp, int cpu);
 624 static void print_cpu_stall_info_end(void);
 625 static void zero_cpu_stall_ticks(struct rcu_data *rdp);
 626 static void increment_cpu_stall_ticks(void);
 627 static bool rcu_nocb_cpu_needs_barrier(struct rcu_state *rsp, int cpu);
 628 static void rcu_nocb_gp_set(struct rcu_node *rnp, int nrq);
 629 static void rcu_nocb_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp);
 630 static void rcu_init_one_nocb(struct rcu_node *rnp);
 631 static bool __call_rcu_nocb(struct rcu_data *rdp, struct rcu_head *rhp,
 632                             bool lazy, unsigned long flags);
 633 static bool rcu_nocb_adopt_orphan_cbs(struct rcu_state *rsp,
 634                                       struct rcu_data *rdp,
 635                                       unsigned long flags);
 636 static int rcu_nocb_need_deferred_wakeup(struct rcu_data *rdp);
 637 static void do_nocb_deferred_wakeup(struct rcu_data *rdp);
 638 static void rcu_boot_init_nocb_percpu_data(struct rcu_data *rdp);
 639 static void rcu_spawn_all_nocb_kthreads(int cpu);
 640 static void __init rcu_spawn_nocb_kthreads(void);
 641 #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU
 642 static void __init rcu_organize_nocb_kthreads(struct rcu_state *rsp);
 643 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU */
 644 static void __maybe_unused rcu_kick_nohz_cpu(int cpu);
 645 static bool init_nocb_callback_list(struct rcu_data *rdp);
 646 static void rcu_sysidle_enter(int irq);
 647 static void rcu_sysidle_exit(int irq);
 648 static void rcu_sysidle_check_cpu(struct rcu_data *rdp, bool *isidle,
 649                                   unsigned long *maxj);
 650 static bool is_sysidle_rcu_state(struct rcu_state *rsp);
 651 static void rcu_sysidle_report_gp(struct rcu_state *rsp, int isidle,
 652                                   unsigned long maxj);
 653 static void rcu_bind_gp_kthread(void);
 654 static void rcu_sysidle_init_percpu_data(struct rcu_dynticks *rdtp);
 655 static bool rcu_nohz_full_cpu(struct rcu_state *rsp);
 656 static void rcu_dynticks_task_enter(void);
 657 static void rcu_dynticks_task_exit(void);
 658
 659 #endif /* #ifndef RCU_TREE_NONCORE */
 660
 661 #ifdef CONFIG_RCU_TRACE
 662 /* Read out queue lengths for tracing. */
 663 static inline void rcu_nocb_q_lengths(struct rcu_data *rdp, long *ql, long *qll)
 664 {
 665 #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU
 666         *ql = atomic_long_read(&rdp->nocb_q_count);
 667         *qll = atomic_long_read(&rdp->nocb_q_count_lazy);
 668 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU */
 669         *ql = 0;
 670         *qll = 0;
 671 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU */
 672 }
 673 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_TRACE */
 674
 675 /*
 676  * Place this after a lock-acquisition primitive to guarantee that
 677  * an UNLOCK+LOCK pair act as a full barrier.  This guarantee applies
 678  * if the UNLOCK and LOCK are executed by the same CPU or if the
 679  * UNLOCK and LOCK operate on the same lock variable.
 680  */
 681 #ifdef CONFIG_PPC
 682 #define smp_mb__after_unlock_lock()     smp_mb()  /* Full ordering for lock. */
 683 #else /* #ifdef CONFIG_PPC */
 684 #define smp_mb__after_unlock_lock()     do { } while (0)
 685 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PPC */