Merge tag 'zonefs-6.9-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dlemoal...
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / rcu / srcutree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Sleepable Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion.
4  *
5  * Copyright (C) IBM Corporation, 2006
6  * Copyright (C) Fujitsu, 2012
7  *
8  * Authors: Paul McKenney <paulmck@linux.ibm.com>
9  *         Lai Jiangshan <laijs@cn.fujitsu.com>
10  *
11  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
12  *              Documentation/RCU/ *.txt
13  *
14  */
15
16 #define pr_fmt(fmt) "rcu: " fmt
17
18 #include <linux/export.h>
19 #include <linux/mutex.h>
20 #include <linux/percpu.h>
21 #include <linux/preempt.h>
22 #include <linux/rcupdate_wait.h>
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/smp.h>
25 #include <linux/delay.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/srcu.h>
29
30 #include "rcu.h"
31 #include "rcu_segcblist.h"
32
33 /* Holdoff in nanoseconds for auto-expediting. */
34 #define DEFAULT_SRCU_EXP_HOLDOFF (25 * 1000)
35 static ulong exp_holdoff = DEFAULT_SRCU_EXP_HOLDOFF;
36 module_param(exp_holdoff, ulong, 0444);
37
38 /* Overflow-check frequency.  N bits roughly says every 2**N grace periods. */
39 static ulong counter_wrap_check = (ULONG_MAX >> 2);
40 module_param(counter_wrap_check, ulong, 0444);
41
42 /*
43  * Control conversion to SRCU_SIZE_BIG:
44  *    0: Don't convert at all.
45  *    1: Convert at init_srcu_struct() time.
46  *    2: Convert when rcutorture invokes srcu_torture_stats_print().
47  *    3: Decide at boot time based on system shape (default).
48  * 0x1x: Convert when excessive contention encountered.
49  */
50 #define SRCU_SIZING_NONE        0
51 #define SRCU_SIZING_INIT        1
52 #define SRCU_SIZING_TORTURE     2
53 #define SRCU_SIZING_AUTO        3
54 #define SRCU_SIZING_CONTEND     0x10
55 #define SRCU_SIZING_IS(x) ((convert_to_big & ~SRCU_SIZING_CONTEND) == x)
56 #define SRCU_SIZING_IS_NONE() (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_NONE))
57 #define SRCU_SIZING_IS_INIT() (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_INIT))
58 #define SRCU_SIZING_IS_TORTURE() (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_TORTURE))
59 #define SRCU_SIZING_IS_CONTEND() (convert_to_big & SRCU_SIZING_CONTEND)
60 static int convert_to_big = SRCU_SIZING_AUTO;
61 module_param(convert_to_big, int, 0444);
62
63 /* Number of CPUs to trigger init_srcu_struct()-time transition to big. */
64 static int big_cpu_lim __read_mostly = 128;
65 module_param(big_cpu_lim, int, 0444);
66
67 /* Contention events per jiffy to initiate transition to big. */
68 static int small_contention_lim __read_mostly = 100;
69 module_param(small_contention_lim, int, 0444);
70
71 /* Early-boot callback-management, so early that no lock is required! */
72 static LIST_HEAD(srcu_boot_list);
73 static bool __read_mostly srcu_init_done;
74
75 static void srcu_invoke_callbacks(struct work_struct *work);
76 static void srcu_reschedule(struct srcu_struct *ssp, unsigned long delay);
77 static void process_srcu(struct work_struct *work);
78 static void srcu_delay_timer(struct timer_list *t);
79
80 /* Wrappers for lock acquisition and release, see raw_spin_lock_rcu_node(). */
81 #define spin_lock_rcu_node(p)                                                   \
82 do {                                                                            \
83         spin_lock(&ACCESS_PRIVATE(p, lock));                                    \
84         smp_mb__after_unlock_lock();                                            \
85 } while (0)
86
87 #define spin_unlock_rcu_node(p) spin_unlock(&ACCESS_PRIVATE(p, lock))
88
89 #define spin_lock_irq_rcu_node(p)                                               \
90 do {                                                                            \
91         spin_lock_irq(&ACCESS_PRIVATE(p, lock));                                \
92         smp_mb__after_unlock_lock();                                            \
93 } while (0)
94
95 #define spin_unlock_irq_rcu_node(p)                                             \
96         spin_unlock_irq(&ACCESS_PRIVATE(p, lock))
97
98 #define spin_lock_irqsave_rcu_node(p, flags)                                    \
99 do {                                                                            \
100         spin_lock_irqsave(&ACCESS_PRIVATE(p, lock), flags);                     \
101         smp_mb__after_unlock_lock();                                            \
102 } while (0)
103
104 #define spin_trylock_irqsave_rcu_node(p, flags)                                 \
105 ({                                                                              \
106         bool ___locked = spin_trylock_irqsave(&ACCESS_PRIVATE(p, lock), flags); \
107                                                                                 \
108         if (___locked)                                                          \
109                 smp_mb__after_unlock_lock();                                    \
110         ___locked;                                                              \
111 })
112
113 #define spin_unlock_irqrestore_rcu_node(p, flags)                               \
114         spin_unlock_irqrestore(&ACCESS_PRIVATE(p, lock), flags)                 \
115
116 /*
117  * Initialize SRCU per-CPU data.  Note that statically allocated
118  * srcu_struct structures might already have srcu_read_lock() and
119  * srcu_read_unlock() running against them.  So if the is_static parameter
120  * is set, don't initialize ->srcu_lock_count[] and ->srcu_unlock_count[].
121  */
122 static void init_srcu_struct_data(struct srcu_struct *ssp)
123 {
124         int cpu;
125         struct srcu_data *sdp;
126
127         /*
128          * Initialize the per-CPU srcu_data array, which feeds into the
129          * leaves of the srcu_node tree.
130          */
131         WARN_ON_ONCE(ARRAY_SIZE(sdp->srcu_lock_count) !=
132                      ARRAY_SIZE(sdp->srcu_unlock_count));
133         for_each_possible_cpu(cpu) {
134                 sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
135                 spin_lock_init(&ACCESS_PRIVATE(sdp, lock));
136                 rcu_segcblist_init(&sdp->srcu_cblist);
137                 sdp->srcu_cblist_invoking = false;
138                 sdp->srcu_gp_seq_needed = ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq;
139                 sdp->srcu_gp_seq_needed_exp = ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq;
140                 sdp->mynode = NULL;
141                 sdp->cpu = cpu;
142                 INIT_WORK(&sdp->work, srcu_invoke_callbacks);
143                 timer_setup(&sdp->delay_work, srcu_delay_timer, 0);
144                 sdp->ssp = ssp;
145         }
146 }
147
148 /* Invalid seq state, used during snp node initialization */
149 #define SRCU_SNP_INIT_SEQ               0x2
150
151 /*
152  * Check whether sequence number corresponding to snp node,
153  * is invalid.
154  */
155 static inline bool srcu_invl_snp_seq(unsigned long s)
156 {
157         return s == SRCU_SNP_INIT_SEQ;
158 }
159
160 /*
161  * Allocated and initialize SRCU combining tree.  Returns @true if
162  * allocation succeeded and @false otherwise.
163  */
164 static bool init_srcu_struct_nodes(struct srcu_struct *ssp, gfp_t gfp_flags)
165 {
166         int cpu;
167         int i;
168         int level = 0;
169         int levelspread[RCU_NUM_LVLS];
170         struct srcu_data *sdp;
171         struct srcu_node *snp;
172         struct srcu_node *snp_first;
173
174         /* Initialize geometry if it has not already been initialized. */
175         rcu_init_geometry();
176         ssp->srcu_sup->node = kcalloc(rcu_num_nodes, sizeof(*ssp->srcu_sup->node), gfp_flags);
177         if (!ssp->srcu_sup->node)
178                 return false;
179
180         /* Work out the overall tree geometry. */
181         ssp->srcu_sup->level[0] = &ssp->srcu_sup->node[0];
182         for (i = 1; i < rcu_num_lvls; i++)
183                 ssp->srcu_sup->level[i] = ssp->srcu_sup->level[i - 1] + num_rcu_lvl[i - 1];
184         rcu_init_levelspread(levelspread, num_rcu_lvl);
185
186         /* Each pass through this loop initializes one srcu_node structure. */
187         srcu_for_each_node_breadth_first(ssp, snp) {
188                 spin_lock_init(&ACCESS_PRIVATE(snp, lock));
189                 WARN_ON_ONCE(ARRAY_SIZE(snp->srcu_have_cbs) !=
190                              ARRAY_SIZE(snp->srcu_data_have_cbs));
191                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(snp->srcu_have_cbs); i++) {
192                         snp->srcu_have_cbs[i] = SRCU_SNP_INIT_SEQ;
193                         snp->srcu_data_have_cbs[i] = 0;
194                 }
195                 snp->srcu_gp_seq_needed_exp = SRCU_SNP_INIT_SEQ;
196                 snp->grplo = -1;
197                 snp->grphi = -1;
198                 if (snp == &ssp->srcu_sup->node[0]) {
199                         /* Root node, special case. */
200                         snp->srcu_parent = NULL;
201                         continue;
202                 }
203
204                 /* Non-root node. */
205                 if (snp == ssp->srcu_sup->level[level + 1])
206                         level++;
207                 snp->srcu_parent = ssp->srcu_sup->level[level - 1] +
208                                    (snp - ssp->srcu_sup->level[level]) /
209                                    levelspread[level - 1];
210         }
211
212         /*
213          * Initialize the per-CPU srcu_data array, which feeds into the
214          * leaves of the srcu_node tree.
215          */
216         level = rcu_num_lvls - 1;
217         snp_first = ssp->srcu_sup->level[level];
218         for_each_possible_cpu(cpu) {
219                 sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
220                 sdp->mynode = &snp_first[cpu / levelspread[level]];
221                 for (snp = sdp->mynode; snp != NULL; snp = snp->srcu_parent) {
222                         if (snp->grplo < 0)
223                                 snp->grplo = cpu;
224                         snp->grphi = cpu;
225                 }
226                 sdp->grpmask = 1UL << (cpu - sdp->mynode->grplo);
227         }
228         smp_store_release(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state, SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER);
229         return true;
230 }
231
232 /*
233  * Initialize non-compile-time initialized fields, including the
234  * associated srcu_node and srcu_data structures.  The is_static parameter
235  * tells us that ->sda has already been wired up to srcu_data.
236  */
237 static int init_srcu_struct_fields(struct srcu_struct *ssp, bool is_static)
238 {
239         if (!is_static)
240                 ssp->srcu_sup = kzalloc(sizeof(*ssp->srcu_sup), GFP_KERNEL);
241         if (!ssp->srcu_sup)
242                 return -ENOMEM;
243         if (!is_static)
244                 spin_lock_init(&ACCESS_PRIVATE(ssp->srcu_sup, lock));
245         ssp->srcu_sup->srcu_size_state = SRCU_SIZE_SMALL;
246         ssp->srcu_sup->node = NULL;
247         mutex_init(&ssp->srcu_sup->srcu_cb_mutex);
248         mutex_init(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
249         ssp->srcu_idx = 0;
250         ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq = 0;
251         ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq = 0;
252         mutex_init(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_mutex);
253         atomic_set(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt, 0);
254         INIT_DELAYED_WORK(&ssp->srcu_sup->work, process_srcu);
255         ssp->srcu_sup->sda_is_static = is_static;
256         if (!is_static)
257                 ssp->sda = alloc_percpu(struct srcu_data);
258         if (!ssp->sda)
259                 goto err_free_sup;
260         init_srcu_struct_data(ssp);
261         ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed_exp = 0;
262         ssp->srcu_sup->srcu_last_gp_end = ktime_get_mono_fast_ns();
263         if (READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_size_state) == SRCU_SIZE_SMALL && SRCU_SIZING_IS_INIT()) {
264                 if (!init_srcu_struct_nodes(ssp, GFP_ATOMIC))
265                         goto err_free_sda;
266                 WRITE_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_size_state, SRCU_SIZE_BIG);
267         }
268         ssp->srcu_sup->srcu_ssp = ssp;
269         smp_store_release(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed, 0); /* Init done. */
270         return 0;
271
272 err_free_sda:
273         if (!is_static) {
274                 free_percpu(ssp->sda);
275                 ssp->sda = NULL;
276         }
277 err_free_sup:
278         if (!is_static) {
279                 kfree(ssp->srcu_sup);
280                 ssp->srcu_sup = NULL;
281         }
282         return -ENOMEM;
283 }
284
285 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
286
287 int __init_srcu_struct(struct srcu_struct *ssp, const char *name,
288                        struct lock_class_key *key)
289 {
290         /* Don't re-initialize a lock while it is held. */
291         debug_check_no_locks_freed((void *)ssp, sizeof(*ssp));
292         lockdep_init_map(&ssp->dep_map, name, key, 0);
293         return init_srcu_struct_fields(ssp, false);
294 }
295 EXPORT_SYMBOL_GPL(__init_srcu_struct);
296
297 #else /* #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
298
299 /**
300  * init_srcu_struct - initialize a sleep-RCU structure
301  * @ssp: structure to initialize.
302  *
303  * Must invoke this on a given srcu_struct before passing that srcu_struct
304  * to any other function.  Each srcu_struct represents a separate domain
305  * of SRCU protection.
306  */
307 int init_srcu_struct(struct srcu_struct *ssp)
308 {
309         return init_srcu_struct_fields(ssp, false);
310 }
311 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_srcu_struct);
312
313 #endif /* #else #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
314
315 /*
316  * Initiate a transition to SRCU_SIZE_BIG with lock held.
317  */
318 static void __srcu_transition_to_big(struct srcu_struct *ssp)
319 {
320         lockdep_assert_held(&ACCESS_PRIVATE(ssp->srcu_sup, lock));
321         smp_store_release(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state, SRCU_SIZE_ALLOC);
322 }
323
324 /*
325  * Initiate an idempotent transition to SRCU_SIZE_BIG.
326  */
327 static void srcu_transition_to_big(struct srcu_struct *ssp)
328 {
329         unsigned long flags;
330
331         /* Double-checked locking on ->srcu_size-state. */
332         if (smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state) != SRCU_SIZE_SMALL)
333                 return;
334         spin_lock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
335         if (smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state) != SRCU_SIZE_SMALL) {
336                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
337                 return;
338         }
339         __srcu_transition_to_big(ssp);
340         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
341 }
342
343 /*
344  * Check to see if the just-encountered contention event justifies
345  * a transition to SRCU_SIZE_BIG.
346  */
347 static void spin_lock_irqsave_check_contention(struct srcu_struct *ssp)
348 {
349         unsigned long j;
350
351         if (!SRCU_SIZING_IS_CONTEND() || ssp->srcu_sup->srcu_size_state)
352                 return;
353         j = jiffies;
354         if (ssp->srcu_sup->srcu_size_jiffies != j) {
355                 ssp->srcu_sup->srcu_size_jiffies = j;
356                 ssp->srcu_sup->srcu_n_lock_retries = 0;
357         }
358         if (++ssp->srcu_sup->srcu_n_lock_retries <= small_contention_lim)
359                 return;
360         __srcu_transition_to_big(ssp);
361 }
362
363 /*
364  * Acquire the specified srcu_data structure's ->lock, but check for
365  * excessive contention, which results in initiation of a transition
366  * to SRCU_SIZE_BIG.  But only if the srcutree.convert_to_big module
367  * parameter permits this.
368  */
369 static void spin_lock_irqsave_sdp_contention(struct srcu_data *sdp, unsigned long *flags)
370 {
371         struct srcu_struct *ssp = sdp->ssp;
372
373         if (spin_trylock_irqsave_rcu_node(sdp, *flags))
374                 return;
375         spin_lock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, *flags);
376         spin_lock_irqsave_check_contention(ssp);
377         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, *flags);
378         spin_lock_irqsave_rcu_node(sdp, *flags);
379 }
380
381 /*
382  * Acquire the specified srcu_struct structure's ->lock, but check for
383  * excessive contention, which results in initiation of a transition
384  * to SRCU_SIZE_BIG.  But only if the srcutree.convert_to_big module
385  * parameter permits this.
386  */
387 static void spin_lock_irqsave_ssp_contention(struct srcu_struct *ssp, unsigned long *flags)
388 {
389         if (spin_trylock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, *flags))
390                 return;
391         spin_lock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, *flags);
392         spin_lock_irqsave_check_contention(ssp);
393 }
394
395 /*
396  * First-use initialization of statically allocated srcu_struct
397  * structure.  Wiring up the combining tree is more than can be
398  * done with compile-time initialization, so this check is added
399  * to each update-side SRCU primitive.  Use ssp->lock, which -is-
400  * compile-time initialized, to resolve races involving multiple
401  * CPUs trying to garner first-use privileges.
402  */
403 static void check_init_srcu_struct(struct srcu_struct *ssp)
404 {
405         unsigned long flags;
406
407         /* The smp_load_acquire() pairs with the smp_store_release(). */
408         if (!rcu_seq_state(smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed))) /*^^^*/
409                 return; /* Already initialized. */
410         spin_lock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
411         if (!rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)) {
412                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
413                 return;
414         }
415         init_srcu_struct_fields(ssp, true);
416         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
417 }
418
419 /*
420  * Returns approximate total of the readers' ->srcu_lock_count[] values
421  * for the rank of per-CPU counters specified by idx.
422  */
423 static unsigned long srcu_readers_lock_idx(struct srcu_struct *ssp, int idx)
424 {
425         int cpu;
426         unsigned long sum = 0;
427
428         for_each_possible_cpu(cpu) {
429                 struct srcu_data *cpuc = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
430
431                 sum += atomic_long_read(&cpuc->srcu_lock_count[idx]);
432         }
433         return sum;
434 }
435
436 /*
437  * Returns approximate total of the readers' ->srcu_unlock_count[] values
438  * for the rank of per-CPU counters specified by idx.
439  */
440 static unsigned long srcu_readers_unlock_idx(struct srcu_struct *ssp, int idx)
441 {
442         int cpu;
443         unsigned long mask = 0;
444         unsigned long sum = 0;
445
446         for_each_possible_cpu(cpu) {
447                 struct srcu_data *cpuc = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
448
449                 sum += atomic_long_read(&cpuc->srcu_unlock_count[idx]);
450                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_RCU))
451                         mask = mask | READ_ONCE(cpuc->srcu_nmi_safety);
452         }
453         WARN_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_RCU) && (mask & (mask >> 1)),
454                   "Mixed NMI-safe readers for srcu_struct at %ps.\n", ssp);
455         return sum;
456 }
457
458 /*
459  * Return true if the number of pre-existing readers is determined to
460  * be zero.
461  */
462 static bool srcu_readers_active_idx_check(struct srcu_struct *ssp, int idx)
463 {
464         unsigned long unlocks;
465
466         unlocks = srcu_readers_unlock_idx(ssp, idx);
467
468         /*
469          * Make sure that a lock is always counted if the corresponding
470          * unlock is counted. Needs to be a smp_mb() as the read side may
471          * contain a read from a variable that is written to before the
472          * synchronize_srcu() in the write side. In this case smp_mb()s
473          * A and B act like the store buffering pattern.
474          *
475          * This smp_mb() also pairs with smp_mb() C to prevent accesses
476          * after the synchronize_srcu() from being executed before the
477          * grace period ends.
478          */
479         smp_mb(); /* A */
480
481         /*
482          * If the locks are the same as the unlocks, then there must have
483          * been no readers on this index at some point in this function.
484          * But there might be more readers, as a task might have read
485          * the current ->srcu_idx but not yet have incremented its CPU's
486          * ->srcu_lock_count[idx] counter.  In fact, it is possible
487          * that most of the tasks have been preempted between fetching
488          * ->srcu_idx and incrementing ->srcu_lock_count[idx].  And there
489          * could be almost (ULONG_MAX / sizeof(struct task_struct)) tasks
490          * in a system whose address space was fully populated with memory.
491          * Call this quantity Nt.
492          *
493          * So suppose that the updater is preempted at this point in the
494          * code for a long time.  That now-preempted updater has already
495          * flipped ->srcu_idx (possibly during the preceding grace period),
496          * done an smp_mb() (again, possibly during the preceding grace
497          * period), and summed up the ->srcu_unlock_count[idx] counters.
498          * How many times can a given one of the aforementioned Nt tasks
499          * increment the old ->srcu_idx value's ->srcu_lock_count[idx]
500          * counter, in the absence of nesting?
501          *
502          * It can clearly do so once, given that it has already fetched
503          * the old value of ->srcu_idx and is just about to use that value
504          * to index its increment of ->srcu_lock_count[idx].  But as soon as
505          * it leaves that SRCU read-side critical section, it will increment
506          * ->srcu_unlock_count[idx], which must follow the updater's above
507          * read from that same value.  Thus, as soon the reading task does
508          * an smp_mb() and a later fetch from ->srcu_idx, that task will be
509          * guaranteed to get the new index.  Except that the increment of
510          * ->srcu_unlock_count[idx] in __srcu_read_unlock() is after the
511          * smp_mb(), and the fetch from ->srcu_idx in __srcu_read_lock()
512          * is before the smp_mb().  Thus, that task might not see the new
513          * value of ->srcu_idx until the -second- __srcu_read_lock(),
514          * which in turn means that this task might well increment
515          * ->srcu_lock_count[idx] for the old value of ->srcu_idx twice,
516          * not just once.
517          *
518          * However, it is important to note that a given smp_mb() takes
519          * effect not just for the task executing it, but also for any
520          * later task running on that same CPU.
521          *
522          * That is, there can be almost Nt + Nc further increments of
523          * ->srcu_lock_count[idx] for the old index, where Nc is the number
524          * of CPUs.  But this is OK because the size of the task_struct
525          * structure limits the value of Nt and current systems limit Nc
526          * to a few thousand.
527          *
528          * OK, but what about nesting?  This does impose a limit on
529          * nesting of half of the size of the task_struct structure
530          * (measured in bytes), which should be sufficient.  A late 2022
531          * TREE01 rcutorture run reported this size to be no less than
532          * 9408 bytes, allowing up to 4704 levels of nesting, which is
533          * comfortably beyond excessive.  Especially on 64-bit systems,
534          * which are unlikely to be configured with an address space fully
535          * populated with memory, at least not anytime soon.
536          */
537         return srcu_readers_lock_idx(ssp, idx) == unlocks;
538 }
539
540 /**
541  * srcu_readers_active - returns true if there are readers. and false
542  *                       otherwise
543  * @ssp: which srcu_struct to count active readers (holding srcu_read_lock).
544  *
545  * Note that this is not an atomic primitive, and can therefore suffer
546  * severe errors when invoked on an active srcu_struct.  That said, it
547  * can be useful as an error check at cleanup time.
548  */
549 static bool srcu_readers_active(struct srcu_struct *ssp)
550 {
551         int cpu;
552         unsigned long sum = 0;
553
554         for_each_possible_cpu(cpu) {
555                 struct srcu_data *cpuc = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
556
557                 sum += atomic_long_read(&cpuc->srcu_lock_count[0]);
558                 sum += atomic_long_read(&cpuc->srcu_lock_count[1]);
559                 sum -= atomic_long_read(&cpuc->srcu_unlock_count[0]);
560                 sum -= atomic_long_read(&cpuc->srcu_unlock_count[1]);
561         }
562         return sum;
563 }
564
565 /*
566  * We use an adaptive strategy for synchronize_srcu() and especially for
567  * synchronize_srcu_expedited().  We spin for a fixed time period
568  * (defined below, boot time configurable) to allow SRCU readers to exit
569  * their read-side critical sections.  If there are still some readers
570  * after one jiffy, we repeatedly block for one jiffy time periods.
571  * The blocking time is increased as the grace-period age increases,
572  * with max blocking time capped at 10 jiffies.
573  */
574 #define SRCU_DEFAULT_RETRY_CHECK_DELAY          5
575
576 static ulong srcu_retry_check_delay = SRCU_DEFAULT_RETRY_CHECK_DELAY;
577 module_param(srcu_retry_check_delay, ulong, 0444);
578
579 #define SRCU_INTERVAL           1               // Base delay if no expedited GPs pending.
580 #define SRCU_MAX_INTERVAL       10              // Maximum incremental delay from slow readers.
581
582 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_LO       3UL     // Lowmark on default per-GP-phase
583                                                         // no-delay instances.
584 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_HI       1000UL  // Highmark on default per-GP-phase
585                                                         // no-delay instances.
586
587 #define SRCU_UL_CLAMP_LO(val, low)      ((val) > (low) ? (val) : (low))
588 #define SRCU_UL_CLAMP_HI(val, high)     ((val) < (high) ? (val) : (high))
589 #define SRCU_UL_CLAMP(val, low, high)   SRCU_UL_CLAMP_HI(SRCU_UL_CLAMP_LO((val), (low)), (high))
590 // per-GP-phase no-delay instances adjusted to allow non-sleeping poll upto
591 // one jiffies time duration. Mult by 2 is done to factor in the srcu_get_delay()
592 // called from process_srcu().
593 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_ADJUSTED \
594         (2UL * USEC_PER_SEC / HZ / SRCU_DEFAULT_RETRY_CHECK_DELAY)
595
596 // Maximum per-GP-phase consecutive no-delay instances.
597 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE  \
598         SRCU_UL_CLAMP(SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_ADJUSTED,  \
599                       SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_LO,        \
600                       SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_HI)
601
602 static ulong srcu_max_nodelay_phase = SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE;
603 module_param(srcu_max_nodelay_phase, ulong, 0444);
604
605 // Maximum consecutive no-delay instances.
606 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY        (SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE > 100 ? \
607                                          SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE : 100)
608
609 static ulong srcu_max_nodelay = SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY;
610 module_param(srcu_max_nodelay, ulong, 0444);
611
612 /*
613  * Return grace-period delay, zero if there are expedited grace
614  * periods pending, SRCU_INTERVAL otherwise.
615  */
616 static unsigned long srcu_get_delay(struct srcu_struct *ssp)
617 {
618         unsigned long gpstart;
619         unsigned long j;
620         unsigned long jbase = SRCU_INTERVAL;
621         struct srcu_usage *sup = ssp->srcu_sup;
622
623         if (ULONG_CMP_LT(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq), READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq_needed_exp)))
624                 jbase = 0;
625         if (rcu_seq_state(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq))) {
626                 j = jiffies - 1;
627                 gpstart = READ_ONCE(sup->srcu_gp_start);
628                 if (time_after(j, gpstart))
629                         jbase += j - gpstart;
630                 if (!jbase) {
631                         WRITE_ONCE(sup->srcu_n_exp_nodelay, READ_ONCE(sup->srcu_n_exp_nodelay) + 1);
632                         if (READ_ONCE(sup->srcu_n_exp_nodelay) > srcu_max_nodelay_phase)
633                                 jbase = 1;
634                 }
635         }
636         return jbase > SRCU_MAX_INTERVAL ? SRCU_MAX_INTERVAL : jbase;
637 }
638
639 /**
640  * cleanup_srcu_struct - deconstruct a sleep-RCU structure
641  * @ssp: structure to clean up.
642  *
643  * Must invoke this after you are finished using a given srcu_struct that
644  * was initialized via init_srcu_struct(), else you leak memory.
645  */
646 void cleanup_srcu_struct(struct srcu_struct *ssp)
647 {
648         int cpu;
649         struct srcu_usage *sup = ssp->srcu_sup;
650
651         if (WARN_ON(!srcu_get_delay(ssp)))
652                 return; /* Just leak it! */
653         if (WARN_ON(srcu_readers_active(ssp)))
654                 return; /* Just leak it! */
655         flush_delayed_work(&sup->work);
656         for_each_possible_cpu(cpu) {
657                 struct srcu_data *sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
658
659                 del_timer_sync(&sdp->delay_work);
660                 flush_work(&sdp->work);
661                 if (WARN_ON(rcu_segcblist_n_cbs(&sdp->srcu_cblist)))
662                         return; /* Forgot srcu_barrier(), so just leak it! */
663         }
664         if (WARN_ON(rcu_seq_state(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq)) != SRCU_STATE_IDLE) ||
665             WARN_ON(rcu_seq_current(&sup->srcu_gp_seq) != sup->srcu_gp_seq_needed) ||
666             WARN_ON(srcu_readers_active(ssp))) {
667                 pr_info("%s: Active srcu_struct %p read state: %d gp state: %lu/%lu\n",
668                         __func__, ssp, rcu_seq_state(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq)),
669                         rcu_seq_current(&sup->srcu_gp_seq), sup->srcu_gp_seq_needed);
670                 return; /* Caller forgot to stop doing call_srcu()? */
671         }
672         kfree(sup->node);
673         sup->node = NULL;
674         sup->srcu_size_state = SRCU_SIZE_SMALL;
675         if (!sup->sda_is_static) {
676                 free_percpu(ssp->sda);
677                 ssp->sda = NULL;
678                 kfree(sup);
679                 ssp->srcu_sup = NULL;
680         }
681 }
682 EXPORT_SYMBOL_GPL(cleanup_srcu_struct);
683
684 #ifdef CONFIG_PROVE_RCU
685 /*
686  * Check for consistent NMI safety.
687  */
688 void srcu_check_nmi_safety(struct srcu_struct *ssp, bool nmi_safe)
689 {
690         int nmi_safe_mask = 1 << nmi_safe;
691         int old_nmi_safe_mask;
692         struct srcu_data *sdp;
693
694         /* NMI-unsafe use in NMI is a bad sign */
695         WARN_ON_ONCE(!nmi_safe && in_nmi());
696         sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
697         old_nmi_safe_mask = READ_ONCE(sdp->srcu_nmi_safety);
698         if (!old_nmi_safe_mask) {
699                 WRITE_ONCE(sdp->srcu_nmi_safety, nmi_safe_mask);
700                 return;
701         }
702         WARN_ONCE(old_nmi_safe_mask != nmi_safe_mask, "CPU %d old state %d new state %d\n", sdp->cpu, old_nmi_safe_mask, nmi_safe_mask);
703 }
704 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcu_check_nmi_safety);
705 #endif /* CONFIG_PROVE_RCU */
706
707 /*
708  * Counts the new reader in the appropriate per-CPU element of the
709  * srcu_struct.
710  * Returns an index that must be passed to the matching srcu_read_unlock().
711  */
712 int __srcu_read_lock(struct srcu_struct *ssp)
713 {
714         int idx;
715
716         idx = READ_ONCE(ssp->srcu_idx) & 0x1;
717         this_cpu_inc(ssp->sda->srcu_lock_count[idx].counter);
718         smp_mb(); /* B */  /* Avoid leaking the critical section. */
719         return idx;
720 }
721 EXPORT_SYMBOL_GPL(__srcu_read_lock);
722
723 /*
724  * Removes the count for the old reader from the appropriate per-CPU
725  * element of the srcu_struct.  Note that this may well be a different
726  * CPU than that which was incremented by the corresponding srcu_read_lock().
727  */
728 void __srcu_read_unlock(struct srcu_struct *ssp, int idx)
729 {
730         smp_mb(); /* C */  /* Avoid leaking the critical section. */
731         this_cpu_inc(ssp->sda->srcu_unlock_count[idx].counter);
732 }
733 EXPORT_SYMBOL_GPL(__srcu_read_unlock);
734
735 #ifdef CONFIG_NEED_SRCU_NMI_SAFE
736
737 /*
738  * Counts the new reader in the appropriate per-CPU element of the
739  * srcu_struct, but in an NMI-safe manner using RMW atomics.
740  * Returns an index that must be passed to the matching srcu_read_unlock().
741  */
742 int __srcu_read_lock_nmisafe(struct srcu_struct *ssp)
743 {
744         int idx;
745         struct srcu_data *sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
746
747         idx = READ_ONCE(ssp->srcu_idx) & 0x1;
748         atomic_long_inc(&sdp->srcu_lock_count[idx]);
749         smp_mb__after_atomic(); /* B */  /* Avoid leaking the critical section. */
750         return idx;
751 }
752 EXPORT_SYMBOL_GPL(__srcu_read_lock_nmisafe);
753
754 /*
755  * Removes the count for the old reader from the appropriate per-CPU
756  * element of the srcu_struct.  Note that this may well be a different
757  * CPU than that which was incremented by the corresponding srcu_read_lock().
758  */
759 void __srcu_read_unlock_nmisafe(struct srcu_struct *ssp, int idx)
760 {
761         struct srcu_data *sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
762
763         smp_mb__before_atomic(); /* C */  /* Avoid leaking the critical section. */
764         atomic_long_inc(&sdp->srcu_unlock_count[idx]);
765 }
766 EXPORT_SYMBOL_GPL(__srcu_read_unlock_nmisafe);
767
768 #endif // CONFIG_NEED_SRCU_NMI_SAFE
769
770 /*
771  * Start an SRCU grace period.
772  */
773 static void srcu_gp_start(struct srcu_struct *ssp)
774 {
775         int state;
776
777         lockdep_assert_held(&ACCESS_PRIVATE(ssp->srcu_sup, lock));
778         WARN_ON_ONCE(ULONG_CMP_GE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed));
779         WRITE_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_start, jiffies);
780         WRITE_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_n_exp_nodelay, 0);
781         smp_mb(); /* Order prior store to ->srcu_gp_seq_needed vs. GP start. */
782         rcu_seq_start(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
783         state = rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
784         WARN_ON_ONCE(state != SRCU_STATE_SCAN1);
785 }
786
787
788 static void srcu_delay_timer(struct timer_list *t)
789 {
790         struct srcu_data *sdp = container_of(t, struct srcu_data, delay_work);
791
792         queue_work_on(sdp->cpu, rcu_gp_wq, &sdp->work);
793 }
794
795 static void srcu_queue_delayed_work_on(struct srcu_data *sdp,
796                                        unsigned long delay)
797 {
798         if (!delay) {
799                 queue_work_on(sdp->cpu, rcu_gp_wq, &sdp->work);
800                 return;
801         }
802
803         timer_reduce(&sdp->delay_work, jiffies + delay);
804 }
805
806 /*
807  * Schedule callback invocation for the specified srcu_data structure,
808  * if possible, on the corresponding CPU.
809  */
810 static void srcu_schedule_cbs_sdp(struct srcu_data *sdp, unsigned long delay)
811 {
812         srcu_queue_delayed_work_on(sdp, delay);
813 }
814
815 /*
816  * Schedule callback invocation for all srcu_data structures associated
817  * with the specified srcu_node structure that have callbacks for the
818  * just-completed grace period, the one corresponding to idx.  If possible,
819  * schedule this invocation on the corresponding CPUs.
820  */
821 static void srcu_schedule_cbs_snp(struct srcu_struct *ssp, struct srcu_node *snp,
822                                   unsigned long mask, unsigned long delay)
823 {
824         int cpu;
825
826         for (cpu = snp->grplo; cpu <= snp->grphi; cpu++) {
827                 if (!(mask & (1UL << (cpu - snp->grplo))))
828                         continue;
829                 srcu_schedule_cbs_sdp(per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu), delay);
830         }
831 }
832
833 /*
834  * Note the end of an SRCU grace period.  Initiates callback invocation
835  * and starts a new grace period if needed.
836  *
837  * The ->srcu_cb_mutex acquisition does not protect any data, but
838  * instead prevents more than one grace period from starting while we
839  * are initiating callback invocation.  This allows the ->srcu_have_cbs[]
840  * array to have a finite number of elements.
841  */
842 static void srcu_gp_end(struct srcu_struct *ssp)
843 {
844         unsigned long cbdelay = 1;
845         bool cbs;
846         bool last_lvl;
847         int cpu;
848         unsigned long flags;
849         unsigned long gpseq;
850         int idx;
851         unsigned long mask;
852         struct srcu_data *sdp;
853         unsigned long sgsne;
854         struct srcu_node *snp;
855         int ss_state;
856         struct srcu_usage *sup = ssp->srcu_sup;
857
858         /* Prevent more than one additional grace period. */
859         mutex_lock(&sup->srcu_cb_mutex);
860
861         /* End the current grace period. */
862         spin_lock_irq_rcu_node(sup);
863         idx = rcu_seq_state(sup->srcu_gp_seq);
864         WARN_ON_ONCE(idx != SRCU_STATE_SCAN2);
865         if (ULONG_CMP_LT(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq), READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq_needed_exp)))
866                 cbdelay = 0;
867
868         WRITE_ONCE(sup->srcu_last_gp_end, ktime_get_mono_fast_ns());
869         rcu_seq_end(&sup->srcu_gp_seq);
870         gpseq = rcu_seq_current(&sup->srcu_gp_seq);
871         if (ULONG_CMP_LT(sup->srcu_gp_seq_needed_exp, gpseq))
872                 WRITE_ONCE(sup->srcu_gp_seq_needed_exp, gpseq);
873         spin_unlock_irq_rcu_node(sup);
874         mutex_unlock(&sup->srcu_gp_mutex);
875         /* A new grace period can start at this point.  But only one. */
876
877         /* Initiate callback invocation as needed. */
878         ss_state = smp_load_acquire(&sup->srcu_size_state);
879         if (ss_state < SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER) {
880                 srcu_schedule_cbs_sdp(per_cpu_ptr(ssp->sda, get_boot_cpu_id()),
881                                         cbdelay);
882         } else {
883                 idx = rcu_seq_ctr(gpseq) % ARRAY_SIZE(snp->srcu_have_cbs);
884                 srcu_for_each_node_breadth_first(ssp, snp) {
885                         spin_lock_irq_rcu_node(snp);
886                         cbs = false;
887                         last_lvl = snp >= sup->level[rcu_num_lvls - 1];
888                         if (last_lvl)
889                                 cbs = ss_state < SRCU_SIZE_BIG || snp->srcu_have_cbs[idx] == gpseq;
890                         snp->srcu_have_cbs[idx] = gpseq;
891                         rcu_seq_set_state(&snp->srcu_have_cbs[idx], 1);
892                         sgsne = snp->srcu_gp_seq_needed_exp;
893                         if (srcu_invl_snp_seq(sgsne) || ULONG_CMP_LT(sgsne, gpseq))
894                                 WRITE_ONCE(snp->srcu_gp_seq_needed_exp, gpseq);
895                         if (ss_state < SRCU_SIZE_BIG)
896                                 mask = ~0;
897                         else
898                                 mask = snp->srcu_data_have_cbs[idx];
899                         snp->srcu_data_have_cbs[idx] = 0;
900                         spin_unlock_irq_rcu_node(snp);
901                         if (cbs)
902                                 srcu_schedule_cbs_snp(ssp, snp, mask, cbdelay);
903                 }
904         }
905
906         /* Occasionally prevent srcu_data counter wrap. */
907         if (!(gpseq & counter_wrap_check))
908                 for_each_possible_cpu(cpu) {
909                         sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
910                         spin_lock_irqsave_rcu_node(sdp, flags);
911                         if (ULONG_CMP_GE(gpseq, sdp->srcu_gp_seq_needed + 100))
912                                 sdp->srcu_gp_seq_needed = gpseq;
913                         if (ULONG_CMP_GE(gpseq, sdp->srcu_gp_seq_needed_exp + 100))
914                                 sdp->srcu_gp_seq_needed_exp = gpseq;
915                         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sdp, flags);
916                 }
917
918         /* Callback initiation done, allow grace periods after next. */
919         mutex_unlock(&sup->srcu_cb_mutex);
920
921         /* Start a new grace period if needed. */
922         spin_lock_irq_rcu_node(sup);
923         gpseq = rcu_seq_current(&sup->srcu_gp_seq);
924         if (!rcu_seq_state(gpseq) &&
925             ULONG_CMP_LT(gpseq, sup->srcu_gp_seq_needed)) {
926                 srcu_gp_start(ssp);
927                 spin_unlock_irq_rcu_node(sup);
928                 srcu_reschedule(ssp, 0);
929         } else {
930                 spin_unlock_irq_rcu_node(sup);
931         }
932
933         /* Transition to big if needed. */
934         if (ss_state != SRCU_SIZE_SMALL && ss_state != SRCU_SIZE_BIG) {
935                 if (ss_state == SRCU_SIZE_ALLOC)
936                         init_srcu_struct_nodes(ssp, GFP_KERNEL);
937                 else
938                         smp_store_release(&sup->srcu_size_state, ss_state + 1);
939         }
940 }
941
942 /*
943  * Funnel-locking scheme to scalably mediate many concurrent expedited
944  * grace-period requests.  This function is invoked for the first known
945  * expedited request for a grace period that has already been requested,
946  * but without expediting.  To start a completely new grace period,
947  * whether expedited or not, use srcu_funnel_gp_start() instead.
948  */
949 static void srcu_funnel_exp_start(struct srcu_struct *ssp, struct srcu_node *snp,
950                                   unsigned long s)
951 {
952         unsigned long flags;
953         unsigned long sgsne;
954
955         if (snp)
956                 for (; snp != NULL; snp = snp->srcu_parent) {
957                         sgsne = READ_ONCE(snp->srcu_gp_seq_needed_exp);
958                         if (WARN_ON_ONCE(rcu_seq_done(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, s)) ||
959                             (!srcu_invl_snp_seq(sgsne) && ULONG_CMP_GE(sgsne, s)))
960                                 return;
961                         spin_lock_irqsave_rcu_node(snp, flags);
962                         sgsne = snp->srcu_gp_seq_needed_exp;
963                         if (!srcu_invl_snp_seq(sgsne) && ULONG_CMP_GE(sgsne, s)) {
964                                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(snp, flags);
965                                 return;
966                         }
967                         WRITE_ONCE(snp->srcu_gp_seq_needed_exp, s);
968                         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(snp, flags);
969                 }
970         spin_lock_irqsave_ssp_contention(ssp, &flags);
971         if (ULONG_CMP_LT(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed_exp, s))
972                 WRITE_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed_exp, s);
973         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
974 }
975
976 /*
977  * Funnel-locking scheme to scalably mediate many concurrent grace-period
978  * requests.  The winner has to do the work of actually starting grace
979  * period s.  Losers must either ensure that their desired grace-period
980  * number is recorded on at least their leaf srcu_node structure, or they
981  * must take steps to invoke their own callbacks.
982  *
983  * Note that this function also does the work of srcu_funnel_exp_start(),
984  * in some cases by directly invoking it.
985  *
986  * The srcu read lock should be hold around this function. And s is a seq snap
987  * after holding that lock.
988  */
989 static void srcu_funnel_gp_start(struct srcu_struct *ssp, struct srcu_data *sdp,
990                                  unsigned long s, bool do_norm)
991 {
992         unsigned long flags;
993         int idx = rcu_seq_ctr(s) % ARRAY_SIZE(sdp->mynode->srcu_have_cbs);
994         unsigned long sgsne;
995         struct srcu_node *snp;
996         struct srcu_node *snp_leaf;
997         unsigned long snp_seq;
998         struct srcu_usage *sup = ssp->srcu_sup;
999
1000         /* Ensure that snp node tree is fully initialized before traversing it */
1001         if (smp_load_acquire(&sup->srcu_size_state) < SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER)
1002                 snp_leaf = NULL;
1003         else
1004                 snp_leaf = sdp->mynode;
1005
1006         if (snp_leaf)
1007                 /* Each pass through the loop does one level of the srcu_node tree. */
1008                 for (snp = snp_leaf; snp != NULL; snp = snp->srcu_parent) {
1009                         if (WARN_ON_ONCE(rcu_seq_done(&sup->srcu_gp_seq, s)) && snp != snp_leaf)
1010                                 return; /* GP already done and CBs recorded. */
1011                         spin_lock_irqsave_rcu_node(snp, flags);
1012                         snp_seq = snp->srcu_have_cbs[idx];
1013                         if (!srcu_invl_snp_seq(snp_seq) && ULONG_CMP_GE(snp_seq, s)) {
1014                                 if (snp == snp_leaf && snp_seq == s)
1015                                         snp->srcu_data_have_cbs[idx] |= sdp->grpmask;
1016                                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(snp, flags);
1017                                 if (snp == snp_leaf && snp_seq != s) {
1018                                         srcu_schedule_cbs_sdp(sdp, do_norm ? SRCU_INTERVAL : 0);
1019                                         return;
1020                                 }
1021                                 if (!do_norm)
1022                                         srcu_funnel_exp_start(ssp, snp, s);
1023                                 return;
1024                         }
1025                         snp->srcu_have_cbs[idx] = s;
1026                         if (snp == snp_leaf)
1027                                 snp->srcu_data_have_cbs[idx] |= sdp->grpmask;
1028                         sgsne = snp->srcu_gp_seq_needed_exp;
1029                         if (!do_norm && (srcu_invl_snp_seq(sgsne) || ULONG_CMP_LT(sgsne, s)))
1030                                 WRITE_ONCE(snp->srcu_gp_seq_needed_exp, s);
1031                         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(snp, flags);
1032                 }
1033
1034         /* Top of tree, must ensure the grace period will be started. */
1035         spin_lock_irqsave_ssp_contention(ssp, &flags);
1036         if (ULONG_CMP_LT(sup->srcu_gp_seq_needed, s)) {
1037                 /*
1038                  * Record need for grace period s.  Pair with load
1039                  * acquire setting up for initialization.
1040                  */
1041                 smp_store_release(&sup->srcu_gp_seq_needed, s); /*^^^*/
1042         }
1043         if (!do_norm && ULONG_CMP_LT(sup->srcu_gp_seq_needed_exp, s))
1044                 WRITE_ONCE(sup->srcu_gp_seq_needed_exp, s);
1045
1046         /* If grace period not already in progress, start it. */
1047         if (!WARN_ON_ONCE(rcu_seq_done(&sup->srcu_gp_seq, s)) &&
1048             rcu_seq_state(sup->srcu_gp_seq) == SRCU_STATE_IDLE) {
1049                 WARN_ON_ONCE(ULONG_CMP_GE(sup->srcu_gp_seq, sup->srcu_gp_seq_needed));
1050                 srcu_gp_start(ssp);
1051
1052                 // And how can that list_add() in the "else" clause
1053                 // possibly be safe for concurrent execution?  Well,
1054                 // it isn't.  And it does not have to be.  After all, it
1055                 // can only be executed during early boot when there is only
1056                 // the one boot CPU running with interrupts still disabled.
1057                 if (likely(srcu_init_done))
1058                         queue_delayed_work(rcu_gp_wq, &sup->work,
1059                                            !!srcu_get_delay(ssp));
1060                 else if (list_empty(&sup->work.work.entry))
1061                         list_add(&sup->work.work.entry, &srcu_boot_list);
1062         }
1063         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sup, flags);
1064 }
1065
1066 /*
1067  * Wait until all readers counted by array index idx complete, but
1068  * loop an additional time if there is an expedited grace period pending.
1069  * The caller must ensure that ->srcu_idx is not changed while checking.
1070  */
1071 static bool try_check_zero(struct srcu_struct *ssp, int idx, int trycount)
1072 {
1073         unsigned long curdelay;
1074
1075         curdelay = !srcu_get_delay(ssp);
1076
1077         for (;;) {
1078                 if (srcu_readers_active_idx_check(ssp, idx))
1079                         return true;
1080                 if ((--trycount + curdelay) <= 0)
1081                         return false;
1082                 udelay(srcu_retry_check_delay);
1083         }
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Increment the ->srcu_idx counter so that future SRCU readers will
1088  * use the other rank of the ->srcu_(un)lock_count[] arrays.  This allows
1089  * us to wait for pre-existing readers in a starvation-free manner.
1090  */
1091 static void srcu_flip(struct srcu_struct *ssp)
1092 {
1093         /*
1094          * Because the flip of ->srcu_idx is executed only if the
1095          * preceding call to srcu_readers_active_idx_check() found that
1096          * the ->srcu_unlock_count[] and ->srcu_lock_count[] sums matched
1097          * and because that summing uses atomic_long_read(), there is
1098          * ordering due to a control dependency between that summing and
1099          * the WRITE_ONCE() in this call to srcu_flip().  This ordering
1100          * ensures that if this updater saw a given reader's increment from
1101          * __srcu_read_lock(), that reader was using a value of ->srcu_idx
1102          * from before the previous call to srcu_flip(), which should be
1103          * quite rare.  This ordering thus helps forward progress because
1104          * the grace period could otherwise be delayed by additional
1105          * calls to __srcu_read_lock() using that old (soon to be new)
1106          * value of ->srcu_idx.
1107          *
1108          * This sum-equality check and ordering also ensures that if
1109          * a given call to __srcu_read_lock() uses the new value of
1110          * ->srcu_idx, this updater's earlier scans cannot have seen
1111          * that reader's increments, which is all to the good, because
1112          * this grace period need not wait on that reader.  After all,
1113          * if those earlier scans had seen that reader, there would have
1114          * been a sum mismatch and this code would not be reached.
1115          *
1116          * This means that the following smp_mb() is redundant, but
1117          * it stays until either (1) Compilers learn about this sort of
1118          * control dependency or (2) Some production workload running on
1119          * a production system is unduly delayed by this slowpath smp_mb().
1120          */
1121         smp_mb(); /* E */  /* Pairs with B and C. */
1122
1123         WRITE_ONCE(ssp->srcu_idx, ssp->srcu_idx + 1); // Flip the counter.
1124
1125         /*
1126          * Ensure that if the updater misses an __srcu_read_unlock()
1127          * increment, that task's __srcu_read_lock() following its next
1128          * __srcu_read_lock() or __srcu_read_unlock() will see the above
1129          * counter update.  Note that both this memory barrier and the
1130          * one in srcu_readers_active_idx_check() provide the guarantee
1131          * for __srcu_read_lock().
1132          */
1133         smp_mb(); /* D */  /* Pairs with C. */
1134 }
1135
1136 /*
1137  * If SRCU is likely idle, return true, otherwise return false.
1138  *
1139  * Note that it is OK for several current from-idle requests for a new
1140  * grace period from idle to specify expediting because they will all end
1141  * up requesting the same grace period anyhow.  So no loss.
1142  *
1143  * Note also that if any CPU (including the current one) is still invoking
1144  * callbacks, this function will nevertheless say "idle".  This is not
1145  * ideal, but the overhead of checking all CPUs' callback lists is even
1146  * less ideal, especially on large systems.  Furthermore, the wakeup
1147  * can happen before the callback is fully removed, so we have no choice
1148  * but to accept this type of error.
1149  *
1150  * This function is also subject to counter-wrap errors, but let's face
1151  * it, if this function was preempted for enough time for the counters
1152  * to wrap, it really doesn't matter whether or not we expedite the grace
1153  * period.  The extra overhead of a needlessly expedited grace period is
1154  * negligible when amortized over that time period, and the extra latency
1155  * of a needlessly non-expedited grace period is similarly negligible.
1156  */
1157 static bool srcu_might_be_idle(struct srcu_struct *ssp)
1158 {
1159         unsigned long curseq;
1160         unsigned long flags;
1161         struct srcu_data *sdp;
1162         unsigned long t;
1163         unsigned long tlast;
1164
1165         check_init_srcu_struct(ssp);
1166         /* If the local srcu_data structure has callbacks, not idle.  */
1167         sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
1168         spin_lock_irqsave_rcu_node(sdp, flags);
1169         if (rcu_segcblist_pend_cbs(&sdp->srcu_cblist)) {
1170                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sdp, flags);
1171                 return false; /* Callbacks already present, so not idle. */
1172         }
1173         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sdp, flags);
1174
1175         /*
1176          * No local callbacks, so probabilistically probe global state.
1177          * Exact information would require acquiring locks, which would
1178          * kill scalability, hence the probabilistic nature of the probe.
1179          */
1180
1181         /* First, see if enough time has passed since the last GP. */
1182         t = ktime_get_mono_fast_ns();
1183         tlast = READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_last_gp_end);
1184         if (exp_holdoff == 0 ||
1185             time_in_range_open(t, tlast, tlast + exp_holdoff))
1186                 return false; /* Too soon after last GP. */
1187
1188         /* Next, check for probable idleness. */
1189         curseq = rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
1190         smp_mb(); /* Order ->srcu_gp_seq with ->srcu_gp_seq_needed. */
1191         if (ULONG_CMP_LT(curseq, READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)))
1192                 return false; /* Grace period in progress, so not idle. */
1193         smp_mb(); /* Order ->srcu_gp_seq with prior access. */
1194         if (curseq != rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq))
1195                 return false; /* GP # changed, so not idle. */
1196         return true; /* With reasonable probability, idle! */
1197 }
1198
1199 /*
1200  * SRCU callback function to leak a callback.
1201  */
1202 static void srcu_leak_callback(struct rcu_head *rhp)
1203 {
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Start an SRCU grace period, and also queue the callback if non-NULL.
1208  */
1209 static unsigned long srcu_gp_start_if_needed(struct srcu_struct *ssp,
1210                                              struct rcu_head *rhp, bool do_norm)
1211 {
1212         unsigned long flags;
1213         int idx;
1214         bool needexp = false;
1215         bool needgp = false;
1216         unsigned long s;
1217         struct srcu_data *sdp;
1218         struct srcu_node *sdp_mynode;
1219         int ss_state;
1220
1221         check_init_srcu_struct(ssp);
1222         /*
1223          * While starting a new grace period, make sure we are in an
1224          * SRCU read-side critical section so that the grace-period
1225          * sequence number cannot wrap around in the meantime.
1226          */
1227         idx = __srcu_read_lock_nmisafe(ssp);
1228         ss_state = smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state);
1229         if (ss_state < SRCU_SIZE_WAIT_CALL)
1230                 sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, get_boot_cpu_id());
1231         else
1232                 sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
1233         spin_lock_irqsave_sdp_contention(sdp, &flags);
1234         if (rhp)
1235                 rcu_segcblist_enqueue(&sdp->srcu_cblist, rhp);
1236         /*
1237          * It's crucial to capture the snapshot 's' for acceleration before
1238          * reading the current gp_seq that is used for advancing. This is
1239          * essential because if the acceleration snapshot is taken after a
1240          * failed advancement attempt, there's a risk that a grace period may
1241          * conclude and a new one may start in the interim. If the snapshot is
1242          * captured after this sequence of events, the acceleration snapshot 's'
1243          * could be excessively advanced, leading to acceleration failure.
1244          * In such a scenario, an 'acceleration leak' can occur, where new
1245          * callbacks become indefinitely stuck in the RCU_NEXT_TAIL segment.
1246          * Also note that encountering advancing failures is a normal
1247          * occurrence when the grace period for RCU_WAIT_TAIL is in progress.
1248          *
1249          * To see this, consider the following events which occur if
1250          * rcu_seq_snap() were to be called after advance:
1251          *
1252          *  1) The RCU_WAIT_TAIL segment has callbacks (gp_num = X + 4) and the
1253          *     RCU_NEXT_READY_TAIL also has callbacks (gp_num = X + 8).
1254          *
1255          *  2) The grace period for RCU_WAIT_TAIL is seen as started but not
1256          *     completed so rcu_seq_current() returns X + SRCU_STATE_SCAN1.
1257          *
1258          *  3) This value is passed to rcu_segcblist_advance() which can't move
1259          *     any segment forward and fails.
1260          *
1261          *  4) srcu_gp_start_if_needed() still proceeds with callback acceleration.
1262          *     But then the call to rcu_seq_snap() observes the grace period for the
1263          *     RCU_WAIT_TAIL segment as completed and the subsequent one for the
1264          *     RCU_NEXT_READY_TAIL segment as started (ie: X + 4 + SRCU_STATE_SCAN1)
1265          *     so it returns a snapshot of the next grace period, which is X + 12.
1266          *
1267          *  5) The value of X + 12 is passed to rcu_segcblist_accelerate() but the
1268          *     freshly enqueued callback in RCU_NEXT_TAIL can't move to
1269          *     RCU_NEXT_READY_TAIL which already has callbacks for a previous grace
1270          *     period (gp_num = X + 8). So acceleration fails.
1271          */
1272         s = rcu_seq_snap(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
1273         if (rhp) {
1274                 rcu_segcblist_advance(&sdp->srcu_cblist,
1275                                       rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq));
1276                 /*
1277                  * Acceleration can never fail because the base current gp_seq
1278                  * used for acceleration is <= the value of gp_seq used for
1279                  * advancing. This means that RCU_NEXT_TAIL segment will
1280                  * always be able to be emptied by the acceleration into the
1281                  * RCU_NEXT_READY_TAIL or RCU_WAIT_TAIL segments.
1282                  */
1283                 WARN_ON_ONCE(!rcu_segcblist_accelerate(&sdp->srcu_cblist, s));
1284         }
1285         if (ULONG_CMP_LT(sdp->srcu_gp_seq_needed, s)) {
1286                 sdp->srcu_gp_seq_needed = s;
1287                 needgp = true;
1288         }
1289         if (!do_norm && ULONG_CMP_LT(sdp->srcu_gp_seq_needed_exp, s)) {
1290                 sdp->srcu_gp_seq_needed_exp = s;
1291                 needexp = true;
1292         }
1293         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sdp, flags);
1294
1295         /* Ensure that snp node tree is fully initialized before traversing it */
1296         if (ss_state < SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER)
1297                 sdp_mynode = NULL;
1298         else
1299                 sdp_mynode = sdp->mynode;
1300
1301         if (needgp)
1302                 srcu_funnel_gp_start(ssp, sdp, s, do_norm);
1303         else if (needexp)
1304                 srcu_funnel_exp_start(ssp, sdp_mynode, s);
1305         __srcu_read_unlock_nmisafe(ssp, idx);
1306         return s;
1307 }
1308
1309 /*
1310  * Enqueue an SRCU callback on the srcu_data structure associated with
1311  * the current CPU and the specified srcu_struct structure, initiating
1312  * grace-period processing if it is not already running.
1313  *
1314  * Note that all CPUs must agree that the grace period extended beyond
1315  * all pre-existing SRCU read-side critical section.  On systems with
1316  * more than one CPU, this means that when "func()" is invoked, each CPU
1317  * is guaranteed to have executed a full memory barrier since the end of
1318  * its last corresponding SRCU read-side critical section whose beginning
1319  * preceded the call to call_srcu().  It also means that each CPU executing
1320  * an SRCU read-side critical section that continues beyond the start of
1321  * "func()" must have executed a memory barrier after the call_srcu()
1322  * but before the beginning of that SRCU read-side critical section.
1323  * Note that these guarantees include CPUs that are offline, idle, or
1324  * executing in user mode, as well as CPUs that are executing in the kernel.
1325  *
1326  * Furthermore, if CPU A invoked call_srcu() and CPU B invoked the
1327  * resulting SRCU callback function "func()", then both CPU A and CPU
1328  * B are guaranteed to execute a full memory barrier during the time
1329  * interval between the call to call_srcu() and the invocation of "func()".
1330  * This guarantee applies even if CPU A and CPU B are the same CPU (but
1331  * again only if the system has more than one CPU).
1332  *
1333  * Of course, these guarantees apply only for invocations of call_srcu(),
1334  * srcu_read_lock(), and srcu_read_unlock() that are all passed the same
1335  * srcu_struct structure.
1336  */
1337 static void __call_srcu(struct srcu_struct *ssp, struct rcu_head *rhp,
1338                         rcu_callback_t func, bool do_norm)
1339 {
1340         if (debug_rcu_head_queue(rhp)) {
1341                 /* Probable double call_srcu(), so leak the callback. */
1342                 WRITE_ONCE(rhp->func, srcu_leak_callback);
1343                 WARN_ONCE(1, "call_srcu(): Leaked duplicate callback\n");
1344                 return;
1345         }
1346         rhp->func = func;
1347         (void)srcu_gp_start_if_needed(ssp, rhp, do_norm);
1348 }
1349
1350 /**
1351  * call_srcu() - Queue a callback for invocation after an SRCU grace period
1352  * @ssp: srcu_struct in queue the callback
1353  * @rhp: structure to be used for queueing the SRCU callback.
1354  * @func: function to be invoked after the SRCU grace period
1355  *
1356  * The callback function will be invoked some time after a full SRCU
1357  * grace period elapses, in other words after all pre-existing SRCU
1358  * read-side critical sections have completed.  However, the callback
1359  * function might well execute concurrently with other SRCU read-side
1360  * critical sections that started after call_srcu() was invoked.  SRCU
1361  * read-side critical sections are delimited by srcu_read_lock() and
1362  * srcu_read_unlock(), and may be nested.
1363  *
1364  * The callback will be invoked from process context, but must nevertheless
1365  * be fast and must not block.
1366  */
1367 void call_srcu(struct srcu_struct *ssp, struct rcu_head *rhp,
1368                rcu_callback_t func)
1369 {
1370         __call_srcu(ssp, rhp, func, true);
1371 }
1372 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_srcu);
1373
1374 /*
1375  * Helper function for synchronize_srcu() and synchronize_srcu_expedited().
1376  */
1377 static void __synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp, bool do_norm)
1378 {
1379         struct rcu_synchronize rcu;
1380
1381         srcu_lock_sync(&ssp->dep_map);
1382
1383         RCU_LOCKDEP_WARN(lockdep_is_held(ssp) ||
1384                          lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) ||
1385                          lock_is_held(&rcu_lock_map) ||
1386                          lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
1387                          "Illegal synchronize_srcu() in same-type SRCU (or in RCU) read-side critical section");
1388
1389         if (rcu_scheduler_active == RCU_SCHEDULER_INACTIVE)
1390                 return;
1391         might_sleep();
1392         check_init_srcu_struct(ssp);
1393         init_completion(&rcu.completion);
1394         init_rcu_head_on_stack(&rcu.head);
1395         __call_srcu(ssp, &rcu.head, wakeme_after_rcu, do_norm);
1396         wait_for_completion(&rcu.completion);
1397         destroy_rcu_head_on_stack(&rcu.head);
1398
1399         /*
1400          * Make sure that later code is ordered after the SRCU grace
1401          * period.  This pairs with the spin_lock_irq_rcu_node()
1402          * in srcu_invoke_callbacks().  Unlike Tree RCU, this is needed
1403          * because the current CPU might have been totally uninvolved with
1404          * (and thus unordered against) that grace period.
1405          */
1406         smp_mb();
1407 }
1408
1409 /**
1410  * synchronize_srcu_expedited - Brute-force SRCU grace period
1411  * @ssp: srcu_struct with which to synchronize.
1412  *
1413  * Wait for an SRCU grace period to elapse, but be more aggressive about
1414  * spinning rather than blocking when waiting.
1415  *
1416  * Note that synchronize_srcu_expedited() has the same deadlock and
1417  * memory-ordering properties as does synchronize_srcu().
1418  */
1419 void synchronize_srcu_expedited(struct srcu_struct *ssp)
1420 {
1421         __synchronize_srcu(ssp, rcu_gp_is_normal());
1422 }
1423 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_srcu_expedited);
1424
1425 /**
1426  * synchronize_srcu - wait for prior SRCU read-side critical-section completion
1427  * @ssp: srcu_struct with which to synchronize.
1428  *
1429  * Wait for the count to drain to zero of both indexes. To avoid the
1430  * possible starvation of synchronize_srcu(), it waits for the count of
1431  * the index=((->srcu_idx & 1) ^ 1) to drain to zero at first,
1432  * and then flip the srcu_idx and wait for the count of the other index.
1433  *
1434  * Can block; must be called from process context.
1435  *
1436  * Note that it is illegal to call synchronize_srcu() from the corresponding
1437  * SRCU read-side critical section; doing so will result in deadlock.
1438  * However, it is perfectly legal to call synchronize_srcu() on one
1439  * srcu_struct from some other srcu_struct's read-side critical section,
1440  * as long as the resulting graph of srcu_structs is acyclic.
1441  *
1442  * There are memory-ordering constraints implied by synchronize_srcu().
1443  * On systems with more than one CPU, when synchronize_srcu() returns,
1444  * each CPU is guaranteed to have executed a full memory barrier since
1445  * the end of its last corresponding SRCU read-side critical section
1446  * whose beginning preceded the call to synchronize_srcu().  In addition,
1447  * each CPU having an SRCU read-side critical section that extends beyond
1448  * the return from synchronize_srcu() is guaranteed to have executed a
1449  * full memory barrier after the beginning of synchronize_srcu() and before
1450  * the beginning of that SRCU read-side critical section.  Note that these
1451  * guarantees include CPUs that are offline, idle, or executing in user mode,
1452  * as well as CPUs that are executing in the kernel.
1453  *
1454  * Furthermore, if CPU A invoked synchronize_srcu(), which returned
1455  * to its caller on CPU B, then both CPU A and CPU B are guaranteed
1456  * to have executed a full memory barrier during the execution of
1457  * synchronize_srcu().  This guarantee applies even if CPU A and CPU B
1458  * are the same CPU, but again only if the system has more than one CPU.
1459  *
1460  * Of course, these memory-ordering guarantees apply only when
1461  * synchronize_srcu(), srcu_read_lock(), and srcu_read_unlock() are
1462  * passed the same srcu_struct structure.
1463  *
1464  * Implementation of these memory-ordering guarantees is similar to
1465  * that of synchronize_rcu().
1466  *
1467  * If SRCU is likely idle, expedite the first request.  This semantic
1468  * was provided by Classic SRCU, and is relied upon by its users, so TREE
1469  * SRCU must also provide it.  Note that detecting idleness is heuristic
1470  * and subject to both false positives and negatives.
1471  */
1472 void synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp)
1473 {
1474         if (srcu_might_be_idle(ssp) || rcu_gp_is_expedited())
1475                 synchronize_srcu_expedited(ssp);
1476         else
1477                 __synchronize_srcu(ssp, true);
1478 }
1479 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_srcu);
1480
1481 /**
1482  * get_state_synchronize_srcu - Provide an end-of-grace-period cookie
1483  * @ssp: srcu_struct to provide cookie for.
1484  *
1485  * This function returns a cookie that can be passed to
1486  * poll_state_synchronize_srcu(), which will return true if a full grace
1487  * period has elapsed in the meantime.  It is the caller's responsibility
1488  * to make sure that grace period happens, for example, by invoking
1489  * call_srcu() after return from get_state_synchronize_srcu().
1490  */
1491 unsigned long get_state_synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp)
1492 {
1493         // Any prior manipulation of SRCU-protected data must happen
1494         // before the load from ->srcu_gp_seq.
1495         smp_mb();
1496         return rcu_seq_snap(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
1497 }
1498 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_state_synchronize_srcu);
1499
1500 /**
1501  * start_poll_synchronize_srcu - Provide cookie and start grace period
1502  * @ssp: srcu_struct to provide cookie for.
1503  *
1504  * This function returns a cookie that can be passed to
1505  * poll_state_synchronize_srcu(), which will return true if a full grace
1506  * period has elapsed in the meantime.  Unlike get_state_synchronize_srcu(),
1507  * this function also ensures that any needed SRCU grace period will be
1508  * started.  This convenience does come at a cost in terms of CPU overhead.
1509  */
1510 unsigned long start_poll_synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp)
1511 {
1512         return srcu_gp_start_if_needed(ssp, NULL, true);
1513 }
1514 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_poll_synchronize_srcu);
1515
1516 /**
1517  * poll_state_synchronize_srcu - Has cookie's grace period ended?
1518  * @ssp: srcu_struct to provide cookie for.
1519  * @cookie: Return value from get_state_synchronize_srcu() or start_poll_synchronize_srcu().
1520  *
1521  * This function takes the cookie that was returned from either
1522  * get_state_synchronize_srcu() or start_poll_synchronize_srcu(), and
1523  * returns @true if an SRCU grace period elapsed since the time that the
1524  * cookie was created.
1525  *
1526  * Because cookies are finite in size, wrapping/overflow is possible.
1527  * This is more pronounced on 32-bit systems where cookies are 32 bits,
1528  * where in theory wrapping could happen in about 14 hours assuming
1529  * 25-microsecond expedited SRCU grace periods.  However, a more likely
1530  * overflow lower bound is on the order of 24 days in the case of
1531  * one-millisecond SRCU grace periods.  Of course, wrapping in a 64-bit
1532  * system requires geologic timespans, as in more than seven million years
1533  * even for expedited SRCU grace periods.
1534  *
1535  * Wrapping/overflow is much more of an issue for CONFIG_SMP=n systems
1536  * that also have CONFIG_PREEMPTION=n, which selects Tiny SRCU.  This uses
1537  * a 16-bit cookie, which rcutorture routinely wraps in a matter of a
1538  * few minutes.  If this proves to be a problem, this counter will be
1539  * expanded to the same size as for Tree SRCU.
1540  */
1541 bool poll_state_synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp, unsigned long cookie)
1542 {
1543         if (!rcu_seq_done(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, cookie))
1544                 return false;
1545         // Ensure that the end of the SRCU grace period happens before
1546         // any subsequent code that the caller might execute.
1547         smp_mb(); // ^^^
1548         return true;
1549 }
1550 EXPORT_SYMBOL_GPL(poll_state_synchronize_srcu);
1551
1552 /*
1553  * Callback function for srcu_barrier() use.
1554  */
1555 static void srcu_barrier_cb(struct rcu_head *rhp)
1556 {
1557         struct srcu_data *sdp;
1558         struct srcu_struct *ssp;
1559
1560         sdp = container_of(rhp, struct srcu_data, srcu_barrier_head);
1561         ssp = sdp->ssp;
1562         if (atomic_dec_and_test(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt))
1563                 complete(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_completion);
1564 }
1565
1566 /*
1567  * Enqueue an srcu_barrier() callback on the specified srcu_data
1568  * structure's ->cblist.  but only if that ->cblist already has at least one
1569  * callback enqueued.  Note that if a CPU already has callbacks enqueue,
1570  * it must have already registered the need for a future grace period,
1571  * so all we need do is enqueue a callback that will use the same grace
1572  * period as the last callback already in the queue.
1573  */
1574 static void srcu_barrier_one_cpu(struct srcu_struct *ssp, struct srcu_data *sdp)
1575 {
1576         spin_lock_irq_rcu_node(sdp);
1577         atomic_inc(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt);
1578         sdp->srcu_barrier_head.func = srcu_barrier_cb;
1579         debug_rcu_head_queue(&sdp->srcu_barrier_head);
1580         if (!rcu_segcblist_entrain(&sdp->srcu_cblist,
1581                                    &sdp->srcu_barrier_head)) {
1582                 debug_rcu_head_unqueue(&sdp->srcu_barrier_head);
1583                 atomic_dec(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt);
1584         }
1585         spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
1586 }
1587
1588 /**
1589  * srcu_barrier - Wait until all in-flight call_srcu() callbacks complete.
1590  * @ssp: srcu_struct on which to wait for in-flight callbacks.
1591  */
1592 void srcu_barrier(struct srcu_struct *ssp)
1593 {
1594         int cpu;
1595         int idx;
1596         unsigned long s = rcu_seq_snap(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq);
1597
1598         check_init_srcu_struct(ssp);
1599         mutex_lock(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_mutex);
1600         if (rcu_seq_done(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq, s)) {
1601                 smp_mb(); /* Force ordering following return. */
1602                 mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_mutex);
1603                 return; /* Someone else did our work for us. */
1604         }
1605         rcu_seq_start(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq);
1606         init_completion(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_completion);
1607
1608         /* Initial count prevents reaching zero until all CBs are posted. */
1609         atomic_set(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt, 1);
1610
1611         idx = __srcu_read_lock_nmisafe(ssp);
1612         if (smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state) < SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER)
1613                 srcu_barrier_one_cpu(ssp, per_cpu_ptr(ssp->sda, get_boot_cpu_id()));
1614         else
1615                 for_each_possible_cpu(cpu)
1616                         srcu_barrier_one_cpu(ssp, per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu));
1617         __srcu_read_unlock_nmisafe(ssp, idx);
1618
1619         /* Remove the initial count, at which point reaching zero can happen. */
1620         if (atomic_dec_and_test(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt))
1621                 complete(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_completion);
1622         wait_for_completion(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_completion);
1623
1624         rcu_seq_end(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq);
1625         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_mutex);
1626 }
1627 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcu_barrier);
1628
1629 /**
1630  * srcu_batches_completed - return batches completed.
1631  * @ssp: srcu_struct on which to report batch completion.
1632  *
1633  * Report the number of batches, correlated with, but not necessarily
1634  * precisely the same as, the number of grace periods that have elapsed.
1635  */
1636 unsigned long srcu_batches_completed(struct srcu_struct *ssp)
1637 {
1638         return READ_ONCE(ssp->srcu_idx);
1639 }
1640 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcu_batches_completed);
1641
1642 /*
1643  * Core SRCU state machine.  Push state bits of ->srcu_gp_seq
1644  * to SRCU_STATE_SCAN2, and invoke srcu_gp_end() when scan has
1645  * completed in that state.
1646  */
1647 static void srcu_advance_state(struct srcu_struct *ssp)
1648 {
1649         int idx;
1650
1651         mutex_lock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1652
1653         /*
1654          * Because readers might be delayed for an extended period after
1655          * fetching ->srcu_idx for their index, at any point in time there
1656          * might well be readers using both idx=0 and idx=1.  We therefore
1657          * need to wait for readers to clear from both index values before
1658          * invoking a callback.
1659          *
1660          * The load-acquire ensures that we see the accesses performed
1661          * by the prior grace period.
1662          */
1663         idx = rcu_seq_state(smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq)); /* ^^^ */
1664         if (idx == SRCU_STATE_IDLE) {
1665                 spin_lock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1666                 if (ULONG_CMP_GE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)) {
1667                         WARN_ON_ONCE(rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq));
1668                         spin_unlock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1669                         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1670                         return;
1671                 }
1672                 idx = rcu_seq_state(READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq));
1673                 if (idx == SRCU_STATE_IDLE)
1674                         srcu_gp_start(ssp);
1675                 spin_unlock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1676                 if (idx != SRCU_STATE_IDLE) {
1677                         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1678                         return; /* Someone else started the grace period. */
1679                 }
1680         }
1681
1682         if (rcu_seq_state(READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq)) == SRCU_STATE_SCAN1) {
1683                 idx = 1 ^ (ssp->srcu_idx & 1);
1684                 if (!try_check_zero(ssp, idx, 1)) {
1685                         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1686                         return; /* readers present, retry later. */
1687                 }
1688                 srcu_flip(ssp);
1689                 spin_lock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1690                 rcu_seq_set_state(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, SRCU_STATE_SCAN2);
1691                 ssp->srcu_sup->srcu_n_exp_nodelay = 0;
1692                 spin_unlock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1693         }
1694
1695         if (rcu_seq_state(READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq)) == SRCU_STATE_SCAN2) {
1696
1697                 /*
1698                  * SRCU read-side critical sections are normally short,
1699                  * so check at least twice in quick succession after a flip.
1700                  */
1701                 idx = 1 ^ (ssp->srcu_idx & 1);
1702                 if (!try_check_zero(ssp, idx, 2)) {
1703                         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1704                         return; /* readers present, retry later. */
1705                 }
1706                 ssp->srcu_sup->srcu_n_exp_nodelay = 0;
1707                 srcu_gp_end(ssp);  /* Releases ->srcu_gp_mutex. */
1708         }
1709 }
1710
1711 /*
1712  * Invoke a limited number of SRCU callbacks that have passed through
1713  * their grace period.  If there are more to do, SRCU will reschedule
1714  * the workqueue.  Note that needed memory barriers have been executed
1715  * in this task's context by srcu_readers_active_idx_check().
1716  */
1717 static void srcu_invoke_callbacks(struct work_struct *work)
1718 {
1719         long len;
1720         bool more;
1721         struct rcu_cblist ready_cbs;
1722         struct rcu_head *rhp;
1723         struct srcu_data *sdp;
1724         struct srcu_struct *ssp;
1725
1726         sdp = container_of(work, struct srcu_data, work);
1727
1728         ssp = sdp->ssp;
1729         rcu_cblist_init(&ready_cbs);
1730         spin_lock_irq_rcu_node(sdp);
1731         WARN_ON_ONCE(!rcu_segcblist_segempty(&sdp->srcu_cblist, RCU_NEXT_TAIL));
1732         rcu_segcblist_advance(&sdp->srcu_cblist,
1733                               rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq));
1734         /*
1735          * Although this function is theoretically re-entrant, concurrent
1736          * callbacks invocation is disallowed to avoid executing an SRCU barrier
1737          * too early.
1738          */
1739         if (sdp->srcu_cblist_invoking ||
1740             !rcu_segcblist_ready_cbs(&sdp->srcu_cblist)) {
1741                 spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
1742                 return;  /* Someone else on the job or nothing to do. */
1743         }
1744
1745         /* We are on the job!  Extract and invoke ready callbacks. */
1746         sdp->srcu_cblist_invoking = true;
1747         rcu_segcblist_extract_done_cbs(&sdp->srcu_cblist, &ready_cbs);
1748         len = ready_cbs.len;
1749         spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
1750         rhp = rcu_cblist_dequeue(&ready_cbs);
1751         for (; rhp != NULL; rhp = rcu_cblist_dequeue(&ready_cbs)) {
1752                 debug_rcu_head_unqueue(rhp);
1753                 debug_rcu_head_callback(rhp);
1754                 local_bh_disable();
1755                 rhp->func(rhp);
1756                 local_bh_enable();
1757         }
1758         WARN_ON_ONCE(ready_cbs.len);
1759
1760         /*
1761          * Update counts, accelerate new callbacks, and if needed,
1762          * schedule another round of callback invocation.
1763          */
1764         spin_lock_irq_rcu_node(sdp);
1765         rcu_segcblist_add_len(&sdp->srcu_cblist, -len);
1766         sdp->srcu_cblist_invoking = false;
1767         more = rcu_segcblist_ready_cbs(&sdp->srcu_cblist);
1768         spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
1769         /* An SRCU barrier or callbacks from previous nesting work pending */
1770         if (more)
1771                 srcu_schedule_cbs_sdp(sdp, 0);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * Finished one round of SRCU grace period.  Start another if there are
1776  * more SRCU callbacks queued, otherwise put SRCU into not-running state.
1777  */
1778 static void srcu_reschedule(struct srcu_struct *ssp, unsigned long delay)
1779 {
1780         bool pushgp = true;
1781
1782         spin_lock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1783         if (ULONG_CMP_GE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)) {
1784                 if (!WARN_ON_ONCE(rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq))) {
1785                         /* All requests fulfilled, time to go idle. */
1786                         pushgp = false;
1787                 }
1788         } else if (!rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq)) {
1789                 /* Outstanding request and no GP.  Start one. */
1790                 srcu_gp_start(ssp);
1791         }
1792         spin_unlock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1793
1794         if (pushgp)
1795                 queue_delayed_work(rcu_gp_wq, &ssp->srcu_sup->work, delay);
1796 }
1797
1798 /*
1799  * This is the work-queue function that handles SRCU grace periods.
1800  */
1801 static void process_srcu(struct work_struct *work)
1802 {
1803         unsigned long curdelay;
1804         unsigned long j;
1805         struct srcu_struct *ssp;
1806         struct srcu_usage *sup;
1807
1808         sup = container_of(work, struct srcu_usage, work.work);
1809         ssp = sup->srcu_ssp;
1810
1811         srcu_advance_state(ssp);
1812         curdelay = srcu_get_delay(ssp);
1813         if (curdelay) {
1814                 WRITE_ONCE(sup->reschedule_count, 0);
1815         } else {
1816                 j = jiffies;
1817                 if (READ_ONCE(sup->reschedule_jiffies) == j) {
1818                         WRITE_ONCE(sup->reschedule_count, READ_ONCE(sup->reschedule_count) + 1);
1819                         if (READ_ONCE(sup->reschedule_count) > srcu_max_nodelay)
1820                                 curdelay = 1;
1821                 } else {
1822                         WRITE_ONCE(sup->reschedule_count, 1);
1823                         WRITE_ONCE(sup->reschedule_jiffies, j);
1824                 }
1825         }
1826         srcu_reschedule(ssp, curdelay);
1827 }
1828
1829 void srcutorture_get_gp_data(enum rcutorture_type test_type,
1830                              struct srcu_struct *ssp, int *flags,
1831                              unsigned long *gp_seq)
1832 {
1833         if (test_type != SRCU_FLAVOR)
1834                 return;
1835         *flags = 0;
1836         *gp_seq = rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
1837 }
1838 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcutorture_get_gp_data);
1839
1840 static const char * const srcu_size_state_name[] = {
1841         "SRCU_SIZE_SMALL",
1842         "SRCU_SIZE_ALLOC",
1843         "SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER",
1844         "SRCU_SIZE_WAIT_CALL",
1845         "SRCU_SIZE_WAIT_CBS1",
1846         "SRCU_SIZE_WAIT_CBS2",
1847         "SRCU_SIZE_WAIT_CBS3",
1848         "SRCU_SIZE_WAIT_CBS4",
1849         "SRCU_SIZE_BIG",
1850         "SRCU_SIZE_???",
1851 };
1852
1853 void srcu_torture_stats_print(struct srcu_struct *ssp, char *tt, char *tf)
1854 {
1855         int cpu;
1856         int idx;
1857         unsigned long s0 = 0, s1 = 0;
1858         int ss_state = READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_size_state);
1859         int ss_state_idx = ss_state;
1860
1861         idx = ssp->srcu_idx & 0x1;
1862         if (ss_state < 0 || ss_state >= ARRAY_SIZE(srcu_size_state_name))
1863                 ss_state_idx = ARRAY_SIZE(srcu_size_state_name) - 1;
1864         pr_alert("%s%s Tree SRCU g%ld state %d (%s)",
1865                  tt, tf, rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq), ss_state,
1866                  srcu_size_state_name[ss_state_idx]);
1867         if (!ssp->sda) {
1868                 // Called after cleanup_srcu_struct(), perhaps.
1869                 pr_cont(" No per-CPU srcu_data structures (->sda == NULL).\n");
1870         } else {
1871                 pr_cont(" per-CPU(idx=%d):", idx);
1872                 for_each_possible_cpu(cpu) {
1873                         unsigned long l0, l1;
1874                         unsigned long u0, u1;
1875                         long c0, c1;
1876                         struct srcu_data *sdp;
1877
1878                         sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
1879                         u0 = data_race(atomic_long_read(&sdp->srcu_unlock_count[!idx]));
1880                         u1 = data_race(atomic_long_read(&sdp->srcu_unlock_count[idx]));
1881
1882                         /*
1883                          * Make sure that a lock is always counted if the corresponding
1884                          * unlock is counted.
1885                          */
1886                         smp_rmb();
1887
1888                         l0 = data_race(atomic_long_read(&sdp->srcu_lock_count[!idx]));
1889                         l1 = data_race(atomic_long_read(&sdp->srcu_lock_count[idx]));
1890
1891                         c0 = l0 - u0;
1892                         c1 = l1 - u1;
1893                         pr_cont(" %d(%ld,%ld %c)",
1894                                 cpu, c0, c1,
1895                                 "C."[rcu_segcblist_empty(&sdp->srcu_cblist)]);
1896                         s0 += c0;
1897                         s1 += c1;
1898                 }
1899                 pr_cont(" T(%ld,%ld)\n", s0, s1);
1900         }
1901         if (SRCU_SIZING_IS_TORTURE())
1902                 srcu_transition_to_big(ssp);
1903 }
1904 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcu_torture_stats_print);
1905
1906 static int __init srcu_bootup_announce(void)
1907 {
1908         pr_info("Hierarchical SRCU implementation.\n");
1909         if (exp_holdoff != DEFAULT_SRCU_EXP_HOLDOFF)
1910                 pr_info("\tNon-default auto-expedite holdoff of %lu ns.\n", exp_holdoff);
1911         if (srcu_retry_check_delay != SRCU_DEFAULT_RETRY_CHECK_DELAY)
1912                 pr_info("\tNon-default retry check delay of %lu us.\n", srcu_retry_check_delay);
1913         if (srcu_max_nodelay != SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY)
1914                 pr_info("\tNon-default max no-delay of %lu.\n", srcu_max_nodelay);
1915         pr_info("\tMax phase no-delay instances is %lu.\n", srcu_max_nodelay_phase);
1916         return 0;
1917 }
1918 early_initcall(srcu_bootup_announce);
1919
1920 void __init srcu_init(void)
1921 {
1922         struct srcu_usage *sup;
1923
1924         /* Decide on srcu_struct-size strategy. */
1925         if (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_AUTO)) {
1926                 if (nr_cpu_ids >= big_cpu_lim) {
1927                         convert_to_big = SRCU_SIZING_INIT; // Don't bother waiting for contention.
1928                         pr_info("%s: Setting srcu_struct sizes to big.\n", __func__);
1929                 } else {
1930                         convert_to_big = SRCU_SIZING_NONE | SRCU_SIZING_CONTEND;
1931                         pr_info("%s: Setting srcu_struct sizes based on contention.\n", __func__);
1932                 }
1933         }
1934
1935         /*
1936          * Once that is set, call_srcu() can follow the normal path and
1937          * queue delayed work. This must follow RCU workqueues creation
1938          * and timers initialization.
1939          */
1940         srcu_init_done = true;
1941         while (!list_empty(&srcu_boot_list)) {
1942                 sup = list_first_entry(&srcu_boot_list, struct srcu_usage,
1943                                       work.work.entry);
1944                 list_del_init(&sup->work.work.entry);
1945                 if (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_INIT) &&
1946                     sup->srcu_size_state == SRCU_SIZE_SMALL)
1947                         sup->srcu_size_state = SRCU_SIZE_ALLOC;
1948                 queue_work(rcu_gp_wq, &sup->work.work);
1949         }
1950 }
1951
1952 #ifdef CONFIG_MODULES
1953
1954 /* Initialize any global-scope srcu_struct structures used by this module. */
1955 static int srcu_module_coming(struct module *mod)
1956 {
1957         int i;
1958         struct srcu_struct *ssp;
1959         struct srcu_struct **sspp = mod->srcu_struct_ptrs;
1960
1961         for (i = 0; i < mod->num_srcu_structs; i++) {
1962                 ssp = *(sspp++);
1963                 ssp->sda = alloc_percpu(struct srcu_data);
1964                 if (WARN_ON_ONCE(!ssp->sda))
1965                         return -ENOMEM;
1966         }
1967         return 0;
1968 }
1969
1970 /* Clean up any global-scope srcu_struct structures used by this module. */
1971 static void srcu_module_going(struct module *mod)
1972 {
1973         int i;
1974         struct srcu_struct *ssp;
1975         struct srcu_struct **sspp = mod->srcu_struct_ptrs;
1976
1977         for (i = 0; i < mod->num_srcu_structs; i++) {
1978                 ssp = *(sspp++);
1979                 if (!rcu_seq_state(smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)) &&
1980                     !WARN_ON_ONCE(!ssp->srcu_sup->sda_is_static))
1981                         cleanup_srcu_struct(ssp);
1982                 if (!WARN_ON(srcu_readers_active(ssp)))
1983                         free_percpu(ssp->sda);
1984         }
1985 }
1986
1987 /* Handle one module, either coming or going. */
1988 static int srcu_module_notify(struct notifier_block *self,
1989                               unsigned long val, void *data)
1990 {
1991         struct module *mod = data;
1992         int ret = 0;
1993
1994         switch (val) {
1995         case MODULE_STATE_COMING:
1996                 ret = srcu_module_coming(mod);
1997                 break;
1998         case MODULE_STATE_GOING:
1999                 srcu_module_going(mod);
2000                 break;
2001         default:
2002                 break;
2003         }
2004         return ret;
2005 }
2006
2007 static struct notifier_block srcu_module_nb = {
2008         .notifier_call = srcu_module_notify,
2009         .priority = 0,
2010 };
2011
2012 static __init int init_srcu_module_notifier(void)
2013 {
2014         int ret;
2015
2016         ret = register_module_notifier(&srcu_module_nb);
2017         if (ret)
2018                 pr_warn("Failed to register srcu module notifier\n");
2019         return ret;
2020 }
2021 late_initcall(init_srcu_module_notifier);
2022
2023 #endif /* #ifdef CONFIG_MODULES */