Merge branch 'for-4.14-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tj/wq
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / rcu / tree.c
1 /*
2  * Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, you can access it online at
16  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html.
17  *
18  * Copyright IBM Corporation, 2008
19  *
20  * Authors: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
21  *          Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
22  *          Paul E. McKenney <paulmck@linux.vnet.ibm.com> Hierarchical version
23  *
24  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@us.ibm.com>
25  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
26  *
27  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
28  *      Documentation/RCU
29  */
30 #include <linux/types.h>
31 #include <linux/kernel.h>
32 #include <linux/init.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/smp.h>
35 #include <linux/rcupdate_wait.h>
36 #include <linux/interrupt.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/sched/debug.h>
39 #include <linux/nmi.h>
40 #include <linux/atomic.h>
41 #include <linux/bitops.h>
42 #include <linux/export.h>
43 #include <linux/completion.h>
44 #include <linux/moduleparam.h>
45 #include <linux/percpu.h>
46 #include <linux/notifier.h>
47 #include <linux/cpu.h>
48 #include <linux/mutex.h>
49 #include <linux/time.h>
50 #include <linux/kernel_stat.h>
51 #include <linux/wait.h>
52 #include <linux/kthread.h>
53 #include <uapi/linux/sched/types.h>
54 #include <linux/prefetch.h>
55 #include <linux/delay.h>
56 #include <linux/stop_machine.h>
57 #include <linux/random.h>
58 #include <linux/trace_events.h>
59 #include <linux/suspend.h>
60 #include <linux/ftrace.h>
61
62 #include "tree.h"
63 #include "rcu.h"
64
65 #ifdef MODULE_PARAM_PREFIX
66 #undef MODULE_PARAM_PREFIX
67 #endif
68 #define MODULE_PARAM_PREFIX "rcutree."
69
70 /* Data structures. */
71
72 /*
73  * In order to export the rcu_state name to the tracing tools, it
74  * needs to be added in the __tracepoint_string section.
75  * This requires defining a separate variable tp_<sname>_varname
76  * that points to the string being used, and this will allow
77  * the tracing userspace tools to be able to decipher the string
78  * address to the matching string.
79  */
80 #ifdef CONFIG_TRACING
81 # define DEFINE_RCU_TPS(sname) \
82 static char sname##_varname[] = #sname; \
83 static const char *tp_##sname##_varname __used __tracepoint_string = sname##_varname;
84 # define RCU_STATE_NAME(sname) sname##_varname
85 #else
86 # define DEFINE_RCU_TPS(sname)
87 # define RCU_STATE_NAME(sname) __stringify(sname)
88 #endif
89
90 #define RCU_STATE_INITIALIZER(sname, sabbr, cr) \
91 DEFINE_RCU_TPS(sname) \
92 static DEFINE_PER_CPU_SHARED_ALIGNED(struct rcu_data, sname##_data); \
93 struct rcu_state sname##_state = { \
94         .level = { &sname##_state.node[0] }, \
95         .rda = &sname##_data, \
96         .call = cr, \
97         .gp_state = RCU_GP_IDLE, \
98         .gpnum = 0UL - 300UL, \
99         .completed = 0UL - 300UL, \
100         .barrier_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.barrier_mutex), \
101         .name = RCU_STATE_NAME(sname), \
102         .abbr = sabbr, \
103         .exp_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.exp_mutex), \
104         .exp_wake_mutex = __MUTEX_INITIALIZER(sname##_state.exp_wake_mutex), \
105 }
106
107 RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_sched, 's', call_rcu_sched);
108 RCU_STATE_INITIALIZER(rcu_bh, 'b', call_rcu_bh);
109
110 static struct rcu_state *const rcu_state_p;
111 LIST_HEAD(rcu_struct_flavors);
112
113 /* Dump rcu_node combining tree at boot to verify correct setup. */
114 static bool dump_tree;
115 module_param(dump_tree, bool, 0444);
116 /* Control rcu_node-tree auto-balancing at boot time. */
117 static bool rcu_fanout_exact;
118 module_param(rcu_fanout_exact, bool, 0444);
119 /* Increase (but not decrease) the RCU_FANOUT_LEAF at boot time. */
120 static int rcu_fanout_leaf = RCU_FANOUT_LEAF;
121 module_param(rcu_fanout_leaf, int, 0444);
122 int rcu_num_lvls __read_mostly = RCU_NUM_LVLS;
123 /* Number of rcu_nodes at specified level. */
124 int num_rcu_lvl[] = NUM_RCU_LVL_INIT;
125 int rcu_num_nodes __read_mostly = NUM_RCU_NODES; /* Total # rcu_nodes in use. */
126 /* panic() on RCU Stall sysctl. */
127 int sysctl_panic_on_rcu_stall __read_mostly;
128
129 /*
130  * The rcu_scheduler_active variable is initialized to the value
131  * RCU_SCHEDULER_INACTIVE and transitions RCU_SCHEDULER_INIT just before the
132  * first task is spawned.  So when this variable is RCU_SCHEDULER_INACTIVE,
133  * RCU can assume that there is but one task, allowing RCU to (for example)
134  * optimize synchronize_rcu() to a simple barrier().  When this variable
135  * is RCU_SCHEDULER_INIT, RCU must actually do all the hard work required
136  * to detect real grace periods.  This variable is also used to suppress
137  * boot-time false positives from lockdep-RCU error checking.  Finally, it
138  * transitions from RCU_SCHEDULER_INIT to RCU_SCHEDULER_RUNNING after RCU
139  * is fully initialized, including all of its kthreads having been spawned.
140  */
141 int rcu_scheduler_active __read_mostly;
142 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_scheduler_active);
143
144 /*
145  * The rcu_scheduler_fully_active variable transitions from zero to one
146  * during the early_initcall() processing, which is after the scheduler
147  * is capable of creating new tasks.  So RCU processing (for example,
148  * creating tasks for RCU priority boosting) must be delayed until after
149  * rcu_scheduler_fully_active transitions from zero to one.  We also
150  * currently delay invocation of any RCU callbacks until after this point.
151  *
152  * It might later prove better for people registering RCU callbacks during
153  * early boot to take responsibility for these callbacks, but one step at
154  * a time.
155  */
156 static int rcu_scheduler_fully_active __read_mostly;
157
158 static void rcu_init_new_rnp(struct rcu_node *rnp_leaf);
159 static void rcu_cleanup_dead_rnp(struct rcu_node *rnp_leaf);
160 static void rcu_boost_kthread_setaffinity(struct rcu_node *rnp, int outgoingcpu);
161 static void invoke_rcu_core(void);
162 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp);
163 static void rcu_report_exp_rdp(struct rcu_state *rsp,
164                                struct rcu_data *rdp, bool wake);
165 static void sync_sched_exp_online_cleanup(int cpu);
166
167 /* rcuc/rcub kthread realtime priority */
168 static int kthread_prio = IS_ENABLED(CONFIG_RCU_BOOST) ? 1 : 0;
169 module_param(kthread_prio, int, 0644);
170
171 /* Delay in jiffies for grace-period initialization delays, debug only. */
172
173 static int gp_preinit_delay;
174 module_param(gp_preinit_delay, int, 0444);
175 static int gp_init_delay;
176 module_param(gp_init_delay, int, 0444);
177 static int gp_cleanup_delay;
178 module_param(gp_cleanup_delay, int, 0444);
179
180 /*
181  * Number of grace periods between delays, normalized by the duration of
182  * the delay.  The longer the delay, the more the grace periods between
183  * each delay.  The reason for this normalization is that it means that,
184  * for non-zero delays, the overall slowdown of grace periods is constant
185  * regardless of the duration of the delay.  This arrangement balances
186  * the need for long delays to increase some race probabilities with the
187  * need for fast grace periods to increase other race probabilities.
188  */
189 #define PER_RCU_NODE_PERIOD 3   /* Number of grace periods between delays. */
190
191 /*
192  * Track the rcutorture test sequence number and the update version
193  * number within a given test.  The rcutorture_testseq is incremented
194  * on every rcutorture module load and unload, so has an odd value
195  * when a test is running.  The rcutorture_vernum is set to zero
196  * when rcutorture starts and is incremented on each rcutorture update.
197  * These variables enable correlating rcutorture output with the
198  * RCU tracing information.
199  */
200 unsigned long rcutorture_testseq;
201 unsigned long rcutorture_vernum;
202
203 /*
204  * Compute the mask of online CPUs for the specified rcu_node structure.
205  * This will not be stable unless the rcu_node structure's ->lock is
206  * held, but the bit corresponding to the current CPU will be stable
207  * in most contexts.
208  */
209 unsigned long rcu_rnp_online_cpus(struct rcu_node *rnp)
210 {
211         return READ_ONCE(rnp->qsmaskinitnext);
212 }
213
214 /*
215  * Return true if an RCU grace period is in progress.  The READ_ONCE()s
216  * permit this function to be invoked without holding the root rcu_node
217  * structure's ->lock, but of course results can be subject to change.
218  */
219 static int rcu_gp_in_progress(struct rcu_state *rsp)
220 {
221         return READ_ONCE(rsp->completed) != READ_ONCE(rsp->gpnum);
222 }
223
224 /*
225  * Note a quiescent state.  Because we do not need to know
226  * how many quiescent states passed, just if there was at least
227  * one since the start of the grace period, this just sets a flag.
228  * The caller must have disabled preemption.
229  */
230 void rcu_sched_qs(void)
231 {
232         RCU_LOCKDEP_WARN(preemptible(), "rcu_sched_qs() invoked with preemption enabled!!!");
233         if (!__this_cpu_read(rcu_sched_data.cpu_no_qs.s))
234                 return;
235         trace_rcu_grace_period(TPS("rcu_sched"),
236                                __this_cpu_read(rcu_sched_data.gpnum),
237                                TPS("cpuqs"));
238         __this_cpu_write(rcu_sched_data.cpu_no_qs.b.norm, false);
239         if (!__this_cpu_read(rcu_sched_data.cpu_no_qs.b.exp))
240                 return;
241         __this_cpu_write(rcu_sched_data.cpu_no_qs.b.exp, false);
242         rcu_report_exp_rdp(&rcu_sched_state,
243                            this_cpu_ptr(&rcu_sched_data), true);
244 }
245
246 void rcu_bh_qs(void)
247 {
248         RCU_LOCKDEP_WARN(preemptible(), "rcu_bh_qs() invoked with preemption enabled!!!");
249         if (__this_cpu_read(rcu_bh_data.cpu_no_qs.s)) {
250                 trace_rcu_grace_period(TPS("rcu_bh"),
251                                        __this_cpu_read(rcu_bh_data.gpnum),
252                                        TPS("cpuqs"));
253                 __this_cpu_write(rcu_bh_data.cpu_no_qs.b.norm, false);
254         }
255 }
256
257 /*
258  * Steal a bit from the bottom of ->dynticks for idle entry/exit
259  * control.  Initially this is for TLB flushing.
260  */
261 #define RCU_DYNTICK_CTRL_MASK 0x1
262 #define RCU_DYNTICK_CTRL_CTR  (RCU_DYNTICK_CTRL_MASK + 1)
263 #ifndef rcu_eqs_special_exit
264 #define rcu_eqs_special_exit() do { } while (0)
265 #endif
266
267 static DEFINE_PER_CPU(struct rcu_dynticks, rcu_dynticks) = {
268         .dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE,
269         .dynticks = ATOMIC_INIT(RCU_DYNTICK_CTRL_CTR),
270 };
271
272 /*
273  * There's a few places, currently just in the tracing infrastructure,
274  * that uses rcu_irq_enter() to make sure RCU is watching. But there's
275  * a small location where that will not even work. In those cases
276  * rcu_irq_enter_disabled() needs to be checked to make sure rcu_irq_enter()
277  * can be called.
278  */
279 static DEFINE_PER_CPU(bool, disable_rcu_irq_enter);
280
281 bool rcu_irq_enter_disabled(void)
282 {
283         return this_cpu_read(disable_rcu_irq_enter);
284 }
285
286 /*
287  * Record entry into an extended quiescent state.  This is only to be
288  * called when not already in an extended quiescent state.
289  */
290 static void rcu_dynticks_eqs_enter(void)
291 {
292         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
293         int seq;
294
295         /*
296          * CPUs seeing atomic_add_return() must see prior RCU read-side
297          * critical sections, and we also must force ordering with the
298          * next idle sojourn.
299          */
300         seq = atomic_add_return(RCU_DYNTICK_CTRL_CTR, &rdtp->dynticks);
301         /* Better be in an extended quiescent state! */
302         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
303                      (seq & RCU_DYNTICK_CTRL_CTR));
304         /* Better not have special action (TLB flush) pending! */
305         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
306                      (seq & RCU_DYNTICK_CTRL_MASK));
307 }
308
309 /*
310  * Record exit from an extended quiescent state.  This is only to be
311  * called from an extended quiescent state.
312  */
313 static void rcu_dynticks_eqs_exit(void)
314 {
315         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
316         int seq;
317
318         /*
319          * CPUs seeing atomic_add_return() must see prior idle sojourns,
320          * and we also must force ordering with the next RCU read-side
321          * critical section.
322          */
323         seq = atomic_add_return(RCU_DYNTICK_CTRL_CTR, &rdtp->dynticks);
324         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
325                      !(seq & RCU_DYNTICK_CTRL_CTR));
326         if (seq & RCU_DYNTICK_CTRL_MASK) {
327                 atomic_andnot(RCU_DYNTICK_CTRL_MASK, &rdtp->dynticks);
328                 smp_mb__after_atomic(); /* _exit after clearing mask. */
329                 /* Prefer duplicate flushes to losing a flush. */
330                 rcu_eqs_special_exit();
331         }
332 }
333
334 /*
335  * Reset the current CPU's ->dynticks counter to indicate that the
336  * newly onlined CPU is no longer in an extended quiescent state.
337  * This will either leave the counter unchanged, or increment it
338  * to the next non-quiescent value.
339  *
340  * The non-atomic test/increment sequence works because the upper bits
341  * of the ->dynticks counter are manipulated only by the corresponding CPU,
342  * or when the corresponding CPU is offline.
343  */
344 static void rcu_dynticks_eqs_online(void)
345 {
346         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
347
348         if (atomic_read(&rdtp->dynticks) & RCU_DYNTICK_CTRL_CTR)
349                 return;
350         atomic_add(RCU_DYNTICK_CTRL_CTR, &rdtp->dynticks);
351 }
352
353 /*
354  * Is the current CPU in an extended quiescent state?
355  *
356  * No ordering, as we are sampling CPU-local information.
357  */
358 bool rcu_dynticks_curr_cpu_in_eqs(void)
359 {
360         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
361
362         return !(atomic_read(&rdtp->dynticks) & RCU_DYNTICK_CTRL_CTR);
363 }
364
365 /*
366  * Snapshot the ->dynticks counter with full ordering so as to allow
367  * stable comparison of this counter with past and future snapshots.
368  */
369 int rcu_dynticks_snap(struct rcu_dynticks *rdtp)
370 {
371         int snap = atomic_add_return(0, &rdtp->dynticks);
372
373         return snap & ~RCU_DYNTICK_CTRL_MASK;
374 }
375
376 /*
377  * Return true if the snapshot returned from rcu_dynticks_snap()
378  * indicates that RCU is in an extended quiescent state.
379  */
380 static bool rcu_dynticks_in_eqs(int snap)
381 {
382         return !(snap & RCU_DYNTICK_CTRL_CTR);
383 }
384
385 /*
386  * Return true if the CPU corresponding to the specified rcu_dynticks
387  * structure has spent some time in an extended quiescent state since
388  * rcu_dynticks_snap() returned the specified snapshot.
389  */
390 static bool rcu_dynticks_in_eqs_since(struct rcu_dynticks *rdtp, int snap)
391 {
392         return snap != rcu_dynticks_snap(rdtp);
393 }
394
395 /*
396  * Do a double-increment of the ->dynticks counter to emulate a
397  * momentary idle-CPU quiescent state.
398  */
399 static void rcu_dynticks_momentary_idle(void)
400 {
401         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
402         int special = atomic_add_return(2 * RCU_DYNTICK_CTRL_CTR,
403                                         &rdtp->dynticks);
404
405         /* It is illegal to call this from idle state. */
406         WARN_ON_ONCE(!(special & RCU_DYNTICK_CTRL_CTR));
407 }
408
409 /*
410  * Set the special (bottom) bit of the specified CPU so that it
411  * will take special action (such as flushing its TLB) on the
412  * next exit from an extended quiescent state.  Returns true if
413  * the bit was successfully set, or false if the CPU was not in
414  * an extended quiescent state.
415  */
416 bool rcu_eqs_special_set(int cpu)
417 {
418         int old;
419         int new;
420         struct rcu_dynticks *rdtp = &per_cpu(rcu_dynticks, cpu);
421
422         do {
423                 old = atomic_read(&rdtp->dynticks);
424                 if (old & RCU_DYNTICK_CTRL_CTR)
425                         return false;
426                 new = old | RCU_DYNTICK_CTRL_MASK;
427         } while (atomic_cmpxchg(&rdtp->dynticks, old, new) != old);
428         return true;
429 }
430
431 /*
432  * Let the RCU core know that this CPU has gone through the scheduler,
433  * which is a quiescent state.  This is called when the need for a
434  * quiescent state is urgent, so we burn an atomic operation and full
435  * memory barriers to let the RCU core know about it, regardless of what
436  * this CPU might (or might not) do in the near future.
437  *
438  * We inform the RCU core by emulating a zero-duration dyntick-idle period.
439  *
440  * The caller must have disabled interrupts.
441  */
442 static void rcu_momentary_dyntick_idle(void)
443 {
444         raw_cpu_write(rcu_dynticks.rcu_need_heavy_qs, false);
445         rcu_dynticks_momentary_idle();
446 }
447
448 /*
449  * Note a context switch.  This is a quiescent state for RCU-sched,
450  * and requires special handling for preemptible RCU.
451  * The caller must have disabled interrupts.
452  */
453 void rcu_note_context_switch(bool preempt)
454 {
455         barrier(); /* Avoid RCU read-side critical sections leaking down. */
456         trace_rcu_utilization(TPS("Start context switch"));
457         rcu_sched_qs();
458         rcu_preempt_note_context_switch(preempt);
459         /* Load rcu_urgent_qs before other flags. */
460         if (!smp_load_acquire(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks.rcu_urgent_qs)))
461                 goto out;
462         this_cpu_write(rcu_dynticks.rcu_urgent_qs, false);
463         if (unlikely(raw_cpu_read(rcu_dynticks.rcu_need_heavy_qs)))
464                 rcu_momentary_dyntick_idle();
465         this_cpu_inc(rcu_dynticks.rcu_qs_ctr);
466         if (!preempt)
467                 rcu_note_voluntary_context_switch_lite(current);
468 out:
469         trace_rcu_utilization(TPS("End context switch"));
470         barrier(); /* Avoid RCU read-side critical sections leaking up. */
471 }
472 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_note_context_switch);
473
474 /*
475  * Register a quiescent state for all RCU flavors.  If there is an
476  * emergency, invoke rcu_momentary_dyntick_idle() to do a heavy-weight
477  * dyntick-idle quiescent state visible to other CPUs (but only for those
478  * RCU flavors in desperate need of a quiescent state, which will normally
479  * be none of them).  Either way, do a lightweight quiescent state for
480  * all RCU flavors.
481  *
482  * The barrier() calls are redundant in the common case when this is
483  * called externally, but just in case this is called from within this
484  * file.
485  *
486  */
487 void rcu_all_qs(void)
488 {
489         unsigned long flags;
490
491         if (!raw_cpu_read(rcu_dynticks.rcu_urgent_qs))
492                 return;
493         preempt_disable();
494         /* Load rcu_urgent_qs before other flags. */
495         if (!smp_load_acquire(this_cpu_ptr(&rcu_dynticks.rcu_urgent_qs))) {
496                 preempt_enable();
497                 return;
498         }
499         this_cpu_write(rcu_dynticks.rcu_urgent_qs, false);
500         barrier(); /* Avoid RCU read-side critical sections leaking down. */
501         if (unlikely(raw_cpu_read(rcu_dynticks.rcu_need_heavy_qs))) {
502                 local_irq_save(flags);
503                 rcu_momentary_dyntick_idle();
504                 local_irq_restore(flags);
505         }
506         if (unlikely(raw_cpu_read(rcu_sched_data.cpu_no_qs.b.exp)))
507                 rcu_sched_qs();
508         this_cpu_inc(rcu_dynticks.rcu_qs_ctr);
509         barrier(); /* Avoid RCU read-side critical sections leaking up. */
510         preempt_enable();
511 }
512 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_all_qs);
513
514 #define DEFAULT_RCU_BLIMIT 10     /* Maximum callbacks per rcu_do_batch. */
515 static long blimit = DEFAULT_RCU_BLIMIT;
516 #define DEFAULT_RCU_QHIMARK 10000 /* If this many pending, ignore blimit. */
517 static long qhimark = DEFAULT_RCU_QHIMARK;
518 #define DEFAULT_RCU_QLOMARK 100   /* Once only this many pending, use blimit. */
519 static long qlowmark = DEFAULT_RCU_QLOMARK;
520
521 module_param(blimit, long, 0444);
522 module_param(qhimark, long, 0444);
523 module_param(qlowmark, long, 0444);
524
525 static ulong jiffies_till_first_fqs = ULONG_MAX;
526 static ulong jiffies_till_next_fqs = ULONG_MAX;
527 static bool rcu_kick_kthreads;
528
529 module_param(jiffies_till_first_fqs, ulong, 0644);
530 module_param(jiffies_till_next_fqs, ulong, 0644);
531 module_param(rcu_kick_kthreads, bool, 0644);
532
533 /*
534  * How long the grace period must be before we start recruiting
535  * quiescent-state help from rcu_note_context_switch().
536  */
537 static ulong jiffies_till_sched_qs = HZ / 20;
538 module_param(jiffies_till_sched_qs, ulong, 0644);
539
540 static bool rcu_start_gp_advanced(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
541                                   struct rcu_data *rdp);
542 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp, int (*f)(struct rcu_data *rsp));
543 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp);
544 static int rcu_pending(void);
545
546 /*
547  * Return the number of RCU batches started thus far for debug & stats.
548  */
549 unsigned long rcu_batches_started(void)
550 {
551         return rcu_state_p->gpnum;
552 }
553 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_started);
554
555 /*
556  * Return the number of RCU-sched batches started thus far for debug & stats.
557  */
558 unsigned long rcu_batches_started_sched(void)
559 {
560         return rcu_sched_state.gpnum;
561 }
562 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_started_sched);
563
564 /*
565  * Return the number of RCU BH batches started thus far for debug & stats.
566  */
567 unsigned long rcu_batches_started_bh(void)
568 {
569         return rcu_bh_state.gpnum;
570 }
571 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_started_bh);
572
573 /*
574  * Return the number of RCU batches completed thus far for debug & stats.
575  */
576 unsigned long rcu_batches_completed(void)
577 {
578         return rcu_state_p->completed;
579 }
580 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed);
581
582 /*
583  * Return the number of RCU-sched batches completed thus far for debug & stats.
584  */
585 unsigned long rcu_batches_completed_sched(void)
586 {
587         return rcu_sched_state.completed;
588 }
589 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_sched);
590
591 /*
592  * Return the number of RCU BH batches completed thus far for debug & stats.
593  */
594 unsigned long rcu_batches_completed_bh(void)
595 {
596         return rcu_bh_state.completed;
597 }
598 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed_bh);
599
600 /*
601  * Return the number of RCU expedited batches completed thus far for
602  * debug & stats.  Odd numbers mean that a batch is in progress, even
603  * numbers mean idle.  The value returned will thus be roughly double
604  * the cumulative batches since boot.
605  */
606 unsigned long rcu_exp_batches_completed(void)
607 {
608         return rcu_state_p->expedited_sequence;
609 }
610 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_exp_batches_completed);
611
612 /*
613  * Return the number of RCU-sched expedited batches completed thus far
614  * for debug & stats.  Similar to rcu_exp_batches_completed().
615  */
616 unsigned long rcu_exp_batches_completed_sched(void)
617 {
618         return rcu_sched_state.expedited_sequence;
619 }
620 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_exp_batches_completed_sched);
621
622 /*
623  * Force a quiescent state.
624  */
625 void rcu_force_quiescent_state(void)
626 {
627         force_quiescent_state(rcu_state_p);
628 }
629 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_force_quiescent_state);
630
631 /*
632  * Force a quiescent state for RCU BH.
633  */
634 void rcu_bh_force_quiescent_state(void)
635 {
636         force_quiescent_state(&rcu_bh_state);
637 }
638 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_bh_force_quiescent_state);
639
640 /*
641  * Force a quiescent state for RCU-sched.
642  */
643 void rcu_sched_force_quiescent_state(void)
644 {
645         force_quiescent_state(&rcu_sched_state);
646 }
647 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_sched_force_quiescent_state);
648
649 /*
650  * Show the state of the grace-period kthreads.
651  */
652 void show_rcu_gp_kthreads(void)
653 {
654         struct rcu_state *rsp;
655
656         for_each_rcu_flavor(rsp) {
657                 pr_info("%s: wait state: %d ->state: %#lx\n",
658                         rsp->name, rsp->gp_state, rsp->gp_kthread->state);
659                 /* sched_show_task(rsp->gp_kthread); */
660         }
661 }
662 EXPORT_SYMBOL_GPL(show_rcu_gp_kthreads);
663
664 /*
665  * Record the number of times rcutorture tests have been initiated and
666  * terminated.  This information allows the debugfs tracing stats to be
667  * correlated to the rcutorture messages, even when the rcutorture module
668  * is being repeatedly loaded and unloaded.  In other words, we cannot
669  * store this state in rcutorture itself.
670  */
671 void rcutorture_record_test_transition(void)
672 {
673         rcutorture_testseq++;
674         rcutorture_vernum = 0;
675 }
676 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_test_transition);
677
678 /*
679  * Send along grace-period-related data for rcutorture diagnostics.
680  */
681 void rcutorture_get_gp_data(enum rcutorture_type test_type, int *flags,
682                             unsigned long *gpnum, unsigned long *completed)
683 {
684         struct rcu_state *rsp = NULL;
685
686         switch (test_type) {
687         case RCU_FLAVOR:
688                 rsp = rcu_state_p;
689                 break;
690         case RCU_BH_FLAVOR:
691                 rsp = &rcu_bh_state;
692                 break;
693         case RCU_SCHED_FLAVOR:
694                 rsp = &rcu_sched_state;
695                 break;
696         default:
697                 break;
698         }
699         if (rsp == NULL)
700                 return;
701         *flags = READ_ONCE(rsp->gp_flags);
702         *gpnum = READ_ONCE(rsp->gpnum);
703         *completed = READ_ONCE(rsp->completed);
704 }
705 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_get_gp_data);
706
707 /*
708  * Record the number of writer passes through the current rcutorture test.
709  * This is also used to correlate debugfs tracing stats with the rcutorture
710  * messages.
711  */
712 void rcutorture_record_progress(unsigned long vernum)
713 {
714         rcutorture_vernum++;
715 }
716 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcutorture_record_progress);
717
718 /*
719  * Return the root node of the specified rcu_state structure.
720  */
721 static struct rcu_node *rcu_get_root(struct rcu_state *rsp)
722 {
723         return &rsp->node[0];
724 }
725
726 /*
727  * Is there any need for future grace periods?
728  * Interrupts must be disabled.  If the caller does not hold the root
729  * rnp_node structure's ->lock, the results are advisory only.
730  */
731 static int rcu_future_needs_gp(struct rcu_state *rsp)
732 {
733         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
734         int idx = (READ_ONCE(rnp->completed) + 1) & 0x1;
735         int *fp = &rnp->need_future_gp[idx];
736
737         RCU_LOCKDEP_WARN(!irqs_disabled(), "rcu_future_needs_gp() invoked with irqs enabled!!!");
738         return READ_ONCE(*fp);
739 }
740
741 /*
742  * Does the current CPU require a not-yet-started grace period?
743  * The caller must have disabled interrupts to prevent races with
744  * normal callback registry.
745  */
746 static bool
747 cpu_needs_another_gp(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
748 {
749         RCU_LOCKDEP_WARN(!irqs_disabled(), "cpu_needs_another_gp() invoked with irqs enabled!!!");
750         if (rcu_gp_in_progress(rsp))
751                 return false;  /* No, a grace period is already in progress. */
752         if (rcu_future_needs_gp(rsp))
753                 return true;  /* Yes, a no-CBs CPU needs one. */
754         if (!rcu_segcblist_is_enabled(&rdp->cblist))
755                 return false;  /* No, this is a no-CBs (or offline) CPU. */
756         if (!rcu_segcblist_restempty(&rdp->cblist, RCU_NEXT_READY_TAIL))
757                 return true;  /* Yes, CPU has newly registered callbacks. */
758         if (rcu_segcblist_future_gp_needed(&rdp->cblist,
759                                            READ_ONCE(rsp->completed)))
760                 return true;  /* Yes, CBs for future grace period. */
761         return false; /* No grace period needed. */
762 }
763
764 /*
765  * rcu_eqs_enter_common - current CPU is entering an extended quiescent state
766  *
767  * Enter idle, doing appropriate accounting.  The caller must have
768  * disabled interrupts.
769  */
770 static void rcu_eqs_enter_common(bool user)
771 {
772         struct rcu_state *rsp;
773         struct rcu_data *rdp;
774         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
775
776         RCU_LOCKDEP_WARN(!irqs_disabled(), "rcu_eqs_enter_common() invoked with irqs enabled!!!");
777         trace_rcu_dyntick(TPS("Start"), rdtp->dynticks_nesting, 0);
778         if (IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
779             !user && !is_idle_task(current)) {
780                 struct task_struct *idle __maybe_unused =
781                         idle_task(smp_processor_id());
782
783                 trace_rcu_dyntick(TPS("Error on entry: not idle task"), rdtp->dynticks_nesting, 0);
784                 rcu_ftrace_dump(DUMP_ORIG);
785                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
786                           current->pid, current->comm,
787                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
788         }
789         for_each_rcu_flavor(rsp) {
790                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
791                 do_nocb_deferred_wakeup(rdp);
792         }
793         rcu_prepare_for_idle();
794         __this_cpu_inc(disable_rcu_irq_enter);
795         rdtp->dynticks_nesting = 0; /* Breaks tracing momentarily. */
796         rcu_dynticks_eqs_enter(); /* After this, tracing works again. */
797         __this_cpu_dec(disable_rcu_irq_enter);
798         rcu_dynticks_task_enter();
799
800         /*
801          * It is illegal to enter an extended quiescent state while
802          * in an RCU read-side critical section.
803          */
804         RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_lock_map),
805                          "Illegal idle entry in RCU read-side critical section.");
806         RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_bh_lock_map),
807                          "Illegal idle entry in RCU-bh read-side critical section.");
808         RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
809                          "Illegal idle entry in RCU-sched read-side critical section.");
810 }
811
812 /*
813  * Enter an RCU extended quiescent state, which can be either the
814  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
815  */
816 static void rcu_eqs_enter(bool user)
817 {
818         struct rcu_dynticks *rdtp;
819
820         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
821         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
822                      (rdtp->dynticks_nesting & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == 0);
823         if ((rdtp->dynticks_nesting & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) == DYNTICK_TASK_NEST_VALUE)
824                 rcu_eqs_enter_common(user);
825         else
826                 rdtp->dynticks_nesting -= DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
827 }
828
829 /**
830  * rcu_idle_enter - inform RCU that current CPU is entering idle
831  *
832  * Enter idle mode, in other words, -leave- the mode in which RCU
833  * read-side critical sections can occur.  (Though RCU read-side
834  * critical sections can occur in irq handlers in idle, a possibility
835  * handled by irq_enter() and irq_exit().)
836  *
837  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to zero to allow for
838  * the possibility of usermode upcalls having messed up our count
839  * of interrupt nesting level during the prior busy period.
840  */
841 void rcu_idle_enter(void)
842 {
843         RCU_LOCKDEP_WARN(!irqs_disabled(), "rcu_idle_enter() invoked with irqs enabled!!!");
844         rcu_eqs_enter(false);
845 }
846
847 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
848 /**
849  * rcu_user_enter - inform RCU that we are resuming userspace.
850  *
851  * Enter RCU idle mode right before resuming userspace.  No use of RCU
852  * is permitted between this call and rcu_user_exit(). This way the
853  * CPU doesn't need to maintain the tick for RCU maintenance purposes
854  * when the CPU runs in userspace.
855  */
856 void rcu_user_enter(void)
857 {
858         RCU_LOCKDEP_WARN(!irqs_disabled(), "rcu_user_enter() invoked with irqs enabled!!!");
859         rcu_eqs_enter(true);
860 }
861 #endif /* CONFIG_NO_HZ_FULL */
862
863 /**
864  * rcu_irq_exit - inform RCU that current CPU is exiting irq towards idle
865  *
866  * Exit from an interrupt handler, which might possibly result in entering
867  * idle mode, in other words, leaving the mode in which read-side critical
868  * sections can occur.  The caller must have disabled interrupts.
869  *
870  * This code assumes that the idle loop never does anything that might
871  * result in unbalanced calls to irq_enter() and irq_exit().  If your
872  * architecture violates this assumption, RCU will give you what you
873  * deserve, good and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
874  *
875  * Use things like work queues to work around this limitation.
876  *
877  * You have been warned.
878  */
879 void rcu_irq_exit(void)
880 {
881         struct rcu_dynticks *rdtp;
882
883         RCU_LOCKDEP_WARN(!irqs_disabled(), "rcu_irq_exit() invoked with irqs enabled!!!");
884         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
885
886         /* Page faults can happen in NMI handlers, so check... */
887         if (READ_ONCE(rdtp->dynticks_nmi_nesting))
888                 return;
889
890         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
891                      rdtp->dynticks_nesting < 1);
892         if (rdtp->dynticks_nesting <= 1) {
893                 rcu_eqs_enter_common(true);
894         } else {
895                 trace_rcu_dyntick(TPS("--="), rdtp->dynticks_nesting, rdtp->dynticks_nesting - 1);
896                 rdtp->dynticks_nesting--;
897         }
898 }
899
900 /*
901  * Wrapper for rcu_irq_exit() where interrupts are enabled.
902  */
903 void rcu_irq_exit_irqson(void)
904 {
905         unsigned long flags;
906
907         local_irq_save(flags);
908         rcu_irq_exit();
909         local_irq_restore(flags);
910 }
911
912 /*
913  * rcu_eqs_exit_common - current CPU moving away from extended quiescent state
914  *
915  * If the new value of the ->dynticks_nesting counter was previously zero,
916  * we really have exited idle, and must do the appropriate accounting.
917  * The caller must have disabled interrupts.
918  */
919 static void rcu_eqs_exit_common(long long oldval, int user)
920 {
921         RCU_TRACE(struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);)
922
923         rcu_dynticks_task_exit();
924         rcu_dynticks_eqs_exit();
925         rcu_cleanup_after_idle();
926         trace_rcu_dyntick(TPS("End"), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
927         if (IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
928             !user && !is_idle_task(current)) {
929                 struct task_struct *idle __maybe_unused =
930                         idle_task(smp_processor_id());
931
932                 trace_rcu_dyntick(TPS("Error on exit: not idle task"),
933                                   oldval, rdtp->dynticks_nesting);
934                 rcu_ftrace_dump(DUMP_ORIG);
935                 WARN_ONCE(1, "Current pid: %d comm: %s / Idle pid: %d comm: %s",
936                           current->pid, current->comm,
937                           idle->pid, idle->comm); /* must be idle task! */
938         }
939 }
940
941 /*
942  * Exit an RCU extended quiescent state, which can be either the
943  * idle loop or adaptive-tickless usermode execution.
944  */
945 static void rcu_eqs_exit(bool user)
946 {
947         struct rcu_dynticks *rdtp;
948         long long oldval;
949
950         RCU_LOCKDEP_WARN(!irqs_disabled(), "rcu_eqs_exit() invoked with irqs enabled!!!");
951         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
952         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
953         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) && oldval < 0);
954         if (oldval & DYNTICK_TASK_NEST_MASK) {
955                 rdtp->dynticks_nesting += DYNTICK_TASK_NEST_VALUE;
956         } else {
957                 __this_cpu_inc(disable_rcu_irq_enter);
958                 rdtp->dynticks_nesting = DYNTICK_TASK_EXIT_IDLE;
959                 rcu_eqs_exit_common(oldval, user);
960                 __this_cpu_dec(disable_rcu_irq_enter);
961         }
962 }
963
964 /**
965  * rcu_idle_exit - inform RCU that current CPU is leaving idle
966  *
967  * Exit idle mode, in other words, -enter- the mode in which RCU
968  * read-side critical sections can occur.
969  *
970  * We crowbar the ->dynticks_nesting field to DYNTICK_TASK_NEST to
971  * allow for the possibility of usermode upcalls messing up our count
972  * of interrupt nesting level during the busy period that is just
973  * now starting.
974  */
975 void rcu_idle_exit(void)
976 {
977         unsigned long flags;
978
979         local_irq_save(flags);
980         rcu_eqs_exit(false);
981         local_irq_restore(flags);
982 }
983
984 #ifdef CONFIG_NO_HZ_FULL
985 /**
986  * rcu_user_exit - inform RCU that we are exiting userspace.
987  *
988  * Exit RCU idle mode while entering the kernel because it can
989  * run a RCU read side critical section anytime.
990  */
991 void rcu_user_exit(void)
992 {
993         rcu_eqs_exit(1);
994 }
995 #endif /* CONFIG_NO_HZ_FULL */
996
997 /**
998  * rcu_irq_enter - inform RCU that current CPU is entering irq away from idle
999  *
1000  * Enter an interrupt handler, which might possibly result in exiting
1001  * idle mode, in other words, entering the mode in which read-side critical
1002  * sections can occur.  The caller must have disabled interrupts.
1003  *
1004  * Note that the Linux kernel is fully capable of entering an interrupt
1005  * handler that it never exits, for example when doing upcalls to
1006  * user mode!  This code assumes that the idle loop never does upcalls to
1007  * user mode.  If your architecture does do upcalls from the idle loop (or
1008  * does anything else that results in unbalanced calls to the irq_enter()
1009  * and irq_exit() functions), RCU will give you what you deserve, good
1010  * and hard.  But very infrequently and irreproducibly.
1011  *
1012  * Use things like work queues to work around this limitation.
1013  *
1014  * You have been warned.
1015  */
1016 void rcu_irq_enter(void)
1017 {
1018         struct rcu_dynticks *rdtp;
1019         long long oldval;
1020
1021         RCU_LOCKDEP_WARN(!irqs_disabled(), "rcu_irq_enter() invoked with irqs enabled!!!");
1022         rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
1023
1024         /* Page faults can happen in NMI handlers, so check... */
1025         if (READ_ONCE(rdtp->dynticks_nmi_nesting))
1026                 return;
1027
1028         oldval = rdtp->dynticks_nesting;
1029         rdtp->dynticks_nesting++;
1030         WARN_ON_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_RCU_EQS_DEBUG) &&
1031                      rdtp->dynticks_nesting == 0);
1032         if (oldval)
1033                 trace_rcu_dyntick(TPS("++="), oldval, rdtp->dynticks_nesting);
1034         else
1035                 rcu_eqs_exit_common(oldval, true);
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Wrapper for rcu_irq_enter() where interrupts are enabled.
1040  */
1041 void rcu_irq_enter_irqson(void)
1042 {
1043         unsigned long flags;
1044
1045         local_irq_save(flags);
1046         rcu_irq_enter();
1047         local_irq_restore(flags);
1048 }
1049
1050 /**
1051  * rcu_nmi_enter - inform RCU of entry to NMI context
1052  *
1053  * If the CPU was idle from RCU's viewpoint, update rdtp->dynticks and
1054  * rdtp->dynticks_nmi_nesting to let the RCU grace-period handling know
1055  * that the CPU is active.  This implementation permits nested NMIs, as
1056  * long as the nesting level does not overflow an int.  (You will probably
1057  * run out of stack space first.)
1058  */
1059 void rcu_nmi_enter(void)
1060 {
1061         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
1062         int incby = 2;
1063
1064         /* Complain about underflow. */
1065         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nmi_nesting < 0);
1066
1067         /*
1068          * If idle from RCU viewpoint, atomically increment ->dynticks
1069          * to mark non-idle and increment ->dynticks_nmi_nesting by one.
1070          * Otherwise, increment ->dynticks_nmi_nesting by two.  This means
1071          * if ->dynticks_nmi_nesting is equal to one, we are guaranteed
1072          * to be in the outermost NMI handler that interrupted an RCU-idle
1073          * period (observation due to Andy Lutomirski).
1074          */
1075         if (rcu_dynticks_curr_cpu_in_eqs()) {
1076                 rcu_dynticks_eqs_exit();
1077                 incby = 1;
1078         }
1079         rdtp->dynticks_nmi_nesting += incby;
1080         barrier();
1081 }
1082
1083 /**
1084  * rcu_nmi_exit - inform RCU of exit from NMI context
1085  *
1086  * If we are returning from the outermost NMI handler that interrupted an
1087  * RCU-idle period, update rdtp->dynticks and rdtp->dynticks_nmi_nesting
1088  * to let the RCU grace-period handling know that the CPU is back to
1089  * being RCU-idle.
1090  */
1091 void rcu_nmi_exit(void)
1092 {
1093         struct rcu_dynticks *rdtp = this_cpu_ptr(&rcu_dynticks);
1094
1095         /*
1096          * Check for ->dynticks_nmi_nesting underflow and bad ->dynticks.
1097          * (We are exiting an NMI handler, so RCU better be paying attention
1098          * to us!)
1099          */
1100         WARN_ON_ONCE(rdtp->dynticks_nmi_nesting <= 0);
1101         WARN_ON_ONCE(rcu_dynticks_curr_cpu_in_eqs());
1102
1103         /*
1104          * If the nesting level is not 1, the CPU wasn't RCU-idle, so
1105          * leave it in non-RCU-idle state.
1106          */
1107         if (rdtp->dynticks_nmi_nesting != 1) {
1108                 rdtp->dynticks_nmi_nesting -= 2;
1109                 return;
1110         }
1111
1112         /* This NMI interrupted an RCU-idle CPU, restore RCU-idleness. */
1113         rdtp->dynticks_nmi_nesting = 0;
1114         rcu_dynticks_eqs_enter();
1115 }
1116
1117 /**
1118  * rcu_is_watching - see if RCU thinks that the current CPU is idle
1119  *
1120  * Return true if RCU is watching the running CPU, which means that this
1121  * CPU can safely enter RCU read-side critical sections.  In other words,
1122  * if the current CPU is in its idle loop and is neither in an interrupt
1123  * or NMI handler, return true.
1124  */
1125 bool notrace rcu_is_watching(void)
1126 {
1127         bool ret;
1128
1129         preempt_disable_notrace();
1130         ret = !rcu_dynticks_curr_cpu_in_eqs();
1131         preempt_enable_notrace();
1132         return ret;
1133 }
1134 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_is_watching);
1135
1136 /*
1137  * If a holdout task is actually running, request an urgent quiescent
1138  * state from its CPU.  This is unsynchronized, so migrations can cause
1139  * the request to go to the wrong CPU.  Which is OK, all that will happen
1140  * is that the CPU's next context switch will be a bit slower and next
1141  * time around this task will generate another request.
1142  */
1143 void rcu_request_urgent_qs_task(struct task_struct *t)
1144 {
1145         int cpu;
1146
1147         barrier();
1148         cpu = task_cpu(t);
1149         if (!task_curr(t))
1150                 return; /* This task is not running on that CPU. */
1151         smp_store_release(per_cpu_ptr(&rcu_dynticks.rcu_urgent_qs, cpu), true);
1152 }
1153
1154 #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
1155
1156 /*
1157  * Is the current CPU online?  Disable preemption to avoid false positives
1158  * that could otherwise happen due to the current CPU number being sampled,
1159  * this task being preempted, its old CPU being taken offline, resuming
1160  * on some other CPU, then determining that its old CPU is now offline.
1161  * It is OK to use RCU on an offline processor during initial boot, hence
1162  * the check for rcu_scheduler_fully_active.  Note also that it is OK
1163  * for a CPU coming online to use RCU for one jiffy prior to marking itself
1164  * online in the cpu_online_mask.  Similarly, it is OK for a CPU going
1165  * offline to continue to use RCU for one jiffy after marking itself
1166  * offline in the cpu_online_mask.  This leniency is necessary given the
1167  * non-atomic nature of the online and offline processing, for example,
1168  * the fact that a CPU enters the scheduler after completing the teardown
1169  * of the CPU.
1170  *
1171  * This is also why RCU internally marks CPUs online during in the
1172  * preparation phase and offline after the CPU has been taken down.
1173  *
1174  * Disable checking if in an NMI handler because we cannot safely report
1175  * errors from NMI handlers anyway.
1176  */
1177 bool rcu_lockdep_current_cpu_online(void)
1178 {
1179         struct rcu_data *rdp;
1180         struct rcu_node *rnp;
1181         bool ret;
1182
1183         if (in_nmi())
1184                 return true;
1185         preempt_disable();
1186         rdp = this_cpu_ptr(&rcu_sched_data);
1187         rnp = rdp->mynode;
1188         ret = (rdp->grpmask & rcu_rnp_online_cpus(rnp)) ||
1189               !rcu_scheduler_fully_active;
1190         preempt_enable();
1191         return ret;
1192 }
1193 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_lockdep_current_cpu_online);
1194
1195 #endif /* #if defined(CONFIG_PROVE_RCU) && defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU) */
1196
1197 /**
1198  * rcu_is_cpu_rrupt_from_idle - see if idle or immediately interrupted from idle
1199  *
1200  * If the current CPU is idle or running at a first-level (not nested)
1201  * interrupt from idle, return true.  The caller must have at least
1202  * disabled preemption.
1203  */
1204 static int rcu_is_cpu_rrupt_from_idle(void)
1205 {
1206         return __this_cpu_read(rcu_dynticks.dynticks_nesting) <= 1;
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Snapshot the specified CPU's dynticks counter so that we can later
1211  * credit them with an implicit quiescent state.  Return 1 if this CPU
1212  * is in dynticks idle mode, which is an extended quiescent state.
1213  */
1214 static int dyntick_save_progress_counter(struct rcu_data *rdp)
1215 {
1216         rdp->dynticks_snap = rcu_dynticks_snap(rdp->dynticks);
1217         if (rcu_dynticks_in_eqs(rdp->dynticks_snap)) {
1218                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("dti"));
1219                 if (ULONG_CMP_LT(READ_ONCE(rdp->gpnum) + ULONG_MAX / 4,
1220                                  rdp->mynode->gpnum))
1221                         WRITE_ONCE(rdp->gpwrap, true);
1222                 return 1;
1223         }
1224         return 0;
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Return true if the specified CPU has passed through a quiescent
1229  * state by virtue of being in or having passed through an dynticks
1230  * idle state since the last call to dyntick_save_progress_counter()
1231  * for this same CPU, or by virtue of having been offline.
1232  */
1233 static int rcu_implicit_dynticks_qs(struct rcu_data *rdp)
1234 {
1235         unsigned long jtsq;
1236         bool *rnhqp;
1237         bool *ruqp;
1238         unsigned long rjtsc;
1239         struct rcu_node *rnp;
1240
1241         /*
1242          * If the CPU passed through or entered a dynticks idle phase with
1243          * no active irq/NMI handlers, then we can safely pretend that the CPU
1244          * already acknowledged the request to pass through a quiescent
1245          * state.  Either way, that CPU cannot possibly be in an RCU
1246          * read-side critical section that started before the beginning
1247          * of the current RCU grace period.
1248          */
1249         if (rcu_dynticks_in_eqs_since(rdp->dynticks, rdp->dynticks_snap)) {
1250                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("dti"));
1251                 rdp->dynticks_fqs++;
1252                 return 1;
1253         }
1254
1255         /* Compute and saturate jiffies_till_sched_qs. */
1256         jtsq = jiffies_till_sched_qs;
1257         rjtsc = rcu_jiffies_till_stall_check();
1258         if (jtsq > rjtsc / 2) {
1259                 WRITE_ONCE(jiffies_till_sched_qs, rjtsc);
1260                 jtsq = rjtsc / 2;
1261         } else if (jtsq < 1) {
1262                 WRITE_ONCE(jiffies_till_sched_qs, 1);
1263                 jtsq = 1;
1264         }
1265
1266         /*
1267          * Has this CPU encountered a cond_resched_rcu_qs() since the
1268          * beginning of the grace period?  For this to be the case,
1269          * the CPU has to have noticed the current grace period.  This
1270          * might not be the case for nohz_full CPUs looping in the kernel.
1271          */
1272         rnp = rdp->mynode;
1273         ruqp = per_cpu_ptr(&rcu_dynticks.rcu_urgent_qs, rdp->cpu);
1274         if (time_after(jiffies, rdp->rsp->gp_start + jtsq) &&
1275             READ_ONCE(rdp->rcu_qs_ctr_snap) != per_cpu(rcu_dynticks.rcu_qs_ctr, rdp->cpu) &&
1276             READ_ONCE(rdp->gpnum) == rnp->gpnum && !rdp->gpwrap) {
1277                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("rqc"));
1278                 return 1;
1279         } else {
1280                 /* Load rcu_qs_ctr before store to rcu_urgent_qs. */
1281                 smp_store_release(ruqp, true);
1282         }
1283
1284         /* Check for the CPU being offline. */
1285         if (!(rdp->grpmask & rcu_rnp_online_cpus(rnp))) {
1286                 trace_rcu_fqs(rdp->rsp->name, rdp->gpnum, rdp->cpu, TPS("ofl"));
1287                 rdp->offline_fqs++;
1288                 return 1;
1289         }
1290
1291         /*
1292          * A CPU running for an extended time within the kernel can
1293          * delay RCU grace periods.  When the CPU is in NO_HZ_FULL mode,
1294          * even context-switching back and forth between a pair of
1295          * in-kernel CPU-bound tasks cannot advance grace periods.
1296          * So if the grace period is old enough, make the CPU pay attention.
1297          * Note that the unsynchronized assignments to the per-CPU
1298          * rcu_need_heavy_qs variable are safe.  Yes, setting of
1299          * bits can be lost, but they will be set again on the next
1300          * force-quiescent-state pass.  So lost bit sets do not result
1301          * in incorrect behavior, merely in a grace period lasting
1302          * a few jiffies longer than it might otherwise.  Because
1303          * there are at most four threads involved, and because the
1304          * updates are only once every few jiffies, the probability of
1305          * lossage (and thus of slight grace-period extension) is
1306          * quite low.
1307          *
1308          * Note that if the jiffies_till_sched_qs boot/sysfs parameter
1309          * is set too high, we override with half of the RCU CPU stall
1310          * warning delay.
1311          */
1312         rnhqp = &per_cpu(rcu_dynticks.rcu_need_heavy_qs, rdp->cpu);
1313         if (!READ_ONCE(*rnhqp) &&
1314             (time_after(jiffies, rdp->rsp->gp_start + jtsq) ||
1315              time_after(jiffies, rdp->rsp->jiffies_resched))) {
1316                 WRITE_ONCE(*rnhqp, true);
1317                 /* Store rcu_need_heavy_qs before rcu_urgent_qs. */
1318                 smp_store_release(ruqp, true);
1319                 rdp->rsp->jiffies_resched += 5; /* Re-enable beating. */
1320         }
1321
1322         /*
1323          * If more than halfway to RCU CPU stall-warning time, do
1324          * a resched_cpu() to try to loosen things up a bit.
1325          */
1326         if (jiffies - rdp->rsp->gp_start > rcu_jiffies_till_stall_check() / 2)
1327                 resched_cpu(rdp->cpu);
1328
1329         return 0;
1330 }
1331
1332 static void record_gp_stall_check_time(struct rcu_state *rsp)
1333 {
1334         unsigned long j = jiffies;
1335         unsigned long j1;
1336
1337         rsp->gp_start = j;
1338         smp_wmb(); /* Record start time before stall time. */
1339         j1 = rcu_jiffies_till_stall_check();
1340         WRITE_ONCE(rsp->jiffies_stall, j + j1);
1341         rsp->jiffies_resched = j + j1 / 2;
1342         rsp->n_force_qs_gpstart = READ_ONCE(rsp->n_force_qs);
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Convert a ->gp_state value to a character string.
1347  */
1348 static const char *gp_state_getname(short gs)
1349 {
1350         if (gs < 0 || gs >= ARRAY_SIZE(gp_state_names))
1351                 return "???";
1352         return gp_state_names[gs];
1353 }
1354
1355 /*
1356  * Complain about starvation of grace-period kthread.
1357  */
1358 static void rcu_check_gp_kthread_starvation(struct rcu_state *rsp)
1359 {
1360         unsigned long gpa;
1361         unsigned long j;
1362
1363         j = jiffies;
1364         gpa = READ_ONCE(rsp->gp_activity);
1365         if (j - gpa > 2 * HZ) {
1366                 pr_err("%s kthread starved for %ld jiffies! g%lu c%lu f%#x %s(%d) ->state=%#lx ->cpu=%d\n",
1367                        rsp->name, j - gpa,
1368                        rsp->gpnum, rsp->completed,
1369                        rsp->gp_flags,
1370                        gp_state_getname(rsp->gp_state), rsp->gp_state,
1371                        rsp->gp_kthread ? rsp->gp_kthread->state : ~0,
1372                        rsp->gp_kthread ? task_cpu(rsp->gp_kthread) : -1);
1373                 if (rsp->gp_kthread) {
1374                         sched_show_task(rsp->gp_kthread);
1375                         wake_up_process(rsp->gp_kthread);
1376                 }
1377         }
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Dump stacks of all tasks running on stalled CPUs.  First try using
1382  * NMIs, but fall back to manual remote stack tracing on architectures
1383  * that don't support NMI-based stack dumps.  The NMI-triggered stack
1384  * traces are more accurate because they are printed by the target CPU.
1385  */
1386 static void rcu_dump_cpu_stacks(struct rcu_state *rsp)
1387 {
1388         int cpu;
1389         unsigned long flags;
1390         struct rcu_node *rnp;
1391
1392         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1393                 raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(rnp, flags);
1394                 for_each_leaf_node_possible_cpu(rnp, cpu)
1395                         if (rnp->qsmask & leaf_node_cpu_bit(rnp, cpu))
1396                                 if (!trigger_single_cpu_backtrace(cpu))
1397                                         dump_cpu_task(cpu);
1398                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
1399         }
1400 }
1401
1402 /*
1403  * If too much time has passed in the current grace period, and if
1404  * so configured, go kick the relevant kthreads.
1405  */
1406 static void rcu_stall_kick_kthreads(struct rcu_state *rsp)
1407 {
1408         unsigned long j;
1409
1410         if (!rcu_kick_kthreads)
1411                 return;
1412         j = READ_ONCE(rsp->jiffies_kick_kthreads);
1413         if (time_after(jiffies, j) && rsp->gp_kthread &&
1414             (rcu_gp_in_progress(rsp) || READ_ONCE(rsp->gp_flags))) {
1415                 WARN_ONCE(1, "Kicking %s grace-period kthread\n", rsp->name);
1416                 rcu_ftrace_dump(DUMP_ALL);
1417                 wake_up_process(rsp->gp_kthread);
1418                 WRITE_ONCE(rsp->jiffies_kick_kthreads, j + HZ);
1419         }
1420 }
1421
1422 static inline void panic_on_rcu_stall(void)
1423 {
1424         if (sysctl_panic_on_rcu_stall)
1425                 panic("RCU Stall\n");
1426 }
1427
1428 static void print_other_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, unsigned long gpnum)
1429 {
1430         int cpu;
1431         long delta;
1432         unsigned long flags;
1433         unsigned long gpa;
1434         unsigned long j;
1435         int ndetected = 0;
1436         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1437         long totqlen = 0;
1438
1439         /* Kick and suppress, if so configured. */
1440         rcu_stall_kick_kthreads(rsp);
1441         if (rcu_cpu_stall_suppress)
1442                 return;
1443
1444         /* Only let one CPU complain about others per time interval. */
1445
1446         raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(rnp, flags);
1447         delta = jiffies - READ_ONCE(rsp->jiffies_stall);
1448         if (delta < RCU_STALL_RAT_DELAY || !rcu_gp_in_progress(rsp)) {
1449                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
1450                 return;
1451         }
1452         WRITE_ONCE(rsp->jiffies_stall,
1453                    jiffies + 3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3);
1454         raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
1455
1456         /*
1457          * OK, time to rat on our buddy...
1458          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
1459          * RCU CPU stall warnings.
1460          */
1461         pr_err("INFO: %s detected stalls on CPUs/tasks:",
1462                rsp->name);
1463         print_cpu_stall_info_begin();
1464         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1465                 raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(rnp, flags);
1466                 ndetected += rcu_print_task_stall(rnp);
1467                 if (rnp->qsmask != 0) {
1468                         for_each_leaf_node_possible_cpu(rnp, cpu)
1469                                 if (rnp->qsmask & leaf_node_cpu_bit(rnp, cpu)) {
1470                                         print_cpu_stall_info(rsp, cpu);
1471                                         ndetected++;
1472                                 }
1473                 }
1474                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
1475         }
1476
1477         print_cpu_stall_info_end();
1478         for_each_possible_cpu(cpu)
1479                 totqlen += rcu_segcblist_n_cbs(&per_cpu_ptr(rsp->rda,
1480                                                             cpu)->cblist);
1481         pr_cont("(detected by %d, t=%ld jiffies, g=%ld, c=%ld, q=%lu)\n",
1482                smp_processor_id(), (long)(jiffies - rsp->gp_start),
1483                (long)rsp->gpnum, (long)rsp->completed, totqlen);
1484         if (ndetected) {
1485                 rcu_dump_cpu_stacks(rsp);
1486
1487                 /* Complain about tasks blocking the grace period. */
1488                 rcu_print_detail_task_stall(rsp);
1489         } else {
1490                 if (READ_ONCE(rsp->gpnum) != gpnum ||
1491                     READ_ONCE(rsp->completed) == gpnum) {
1492                         pr_err("INFO: Stall ended before state dump start\n");
1493                 } else {
1494                         j = jiffies;
1495                         gpa = READ_ONCE(rsp->gp_activity);
1496                         pr_err("All QSes seen, last %s kthread activity %ld (%ld-%ld), jiffies_till_next_fqs=%ld, root ->qsmask %#lx\n",
1497                                rsp->name, j - gpa, j, gpa,
1498                                jiffies_till_next_fqs,
1499                                rcu_get_root(rsp)->qsmask);
1500                         /* In this case, the current CPU might be at fault. */
1501                         sched_show_task(current);
1502                 }
1503         }
1504
1505         rcu_check_gp_kthread_starvation(rsp);
1506
1507         panic_on_rcu_stall();
1508
1509         force_quiescent_state(rsp);  /* Kick them all. */
1510 }
1511
1512 static void print_cpu_stall(struct rcu_state *rsp)
1513 {
1514         int cpu;
1515         unsigned long flags;
1516         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1517         long totqlen = 0;
1518
1519         /* Kick and suppress, if so configured. */
1520         rcu_stall_kick_kthreads(rsp);
1521         if (rcu_cpu_stall_suppress)
1522                 return;
1523
1524         /*
1525          * OK, time to rat on ourselves...
1526          * See Documentation/RCU/stallwarn.txt for info on how to debug
1527          * RCU CPU stall warnings.
1528          */
1529         pr_err("INFO: %s self-detected stall on CPU", rsp->name);
1530         print_cpu_stall_info_begin();
1531         print_cpu_stall_info(rsp, smp_processor_id());
1532         print_cpu_stall_info_end();
1533         for_each_possible_cpu(cpu)
1534                 totqlen += rcu_segcblist_n_cbs(&per_cpu_ptr(rsp->rda,
1535                                                             cpu)->cblist);
1536         pr_cont(" (t=%lu jiffies g=%ld c=%ld q=%lu)\n",
1537                 jiffies - rsp->gp_start,
1538                 (long)rsp->gpnum, (long)rsp->completed, totqlen);
1539
1540         rcu_check_gp_kthread_starvation(rsp);
1541
1542         rcu_dump_cpu_stacks(rsp);
1543
1544         raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(rnp, flags);
1545         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, READ_ONCE(rsp->jiffies_stall)))
1546                 WRITE_ONCE(rsp->jiffies_stall,
1547                            jiffies + 3 * rcu_jiffies_till_stall_check() + 3);
1548         raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
1549
1550         panic_on_rcu_stall();
1551
1552         /*
1553          * Attempt to revive the RCU machinery by forcing a context switch.
1554          *
1555          * A context switch would normally allow the RCU state machine to make
1556          * progress and it could be we're stuck in kernel space without context
1557          * switches for an entirely unreasonable amount of time.
1558          */
1559         resched_cpu(smp_processor_id());
1560 }
1561
1562 static void check_cpu_stall(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1563 {
1564         unsigned long completed;
1565         unsigned long gpnum;
1566         unsigned long gps;
1567         unsigned long j;
1568         unsigned long js;
1569         struct rcu_node *rnp;
1570
1571         if ((rcu_cpu_stall_suppress && !rcu_kick_kthreads) ||
1572             !rcu_gp_in_progress(rsp))
1573                 return;
1574         rcu_stall_kick_kthreads(rsp);
1575         j = jiffies;
1576
1577         /*
1578          * Lots of memory barriers to reject false positives.
1579          *
1580          * The idea is to pick up rsp->gpnum, then rsp->jiffies_stall,
1581          * then rsp->gp_start, and finally rsp->completed.  These values
1582          * are updated in the opposite order with memory barriers (or
1583          * equivalent) during grace-period initialization and cleanup.
1584          * Now, a false positive can occur if we get an new value of
1585          * rsp->gp_start and a old value of rsp->jiffies_stall.  But given
1586          * the memory barriers, the only way that this can happen is if one
1587          * grace period ends and another starts between these two fetches.
1588          * Detect this by comparing rsp->completed with the previous fetch
1589          * from rsp->gpnum.
1590          *
1591          * Given this check, comparisons of jiffies, rsp->jiffies_stall,
1592          * and rsp->gp_start suffice to forestall false positives.
1593          */
1594         gpnum = READ_ONCE(rsp->gpnum);
1595         smp_rmb(); /* Pick up ->gpnum first... */
1596         js = READ_ONCE(rsp->jiffies_stall);
1597         smp_rmb(); /* ...then ->jiffies_stall before the rest... */
1598         gps = READ_ONCE(rsp->gp_start);
1599         smp_rmb(); /* ...and finally ->gp_start before ->completed. */
1600         completed = READ_ONCE(rsp->completed);
1601         if (ULONG_CMP_GE(completed, gpnum) ||
1602             ULONG_CMP_LT(j, js) ||
1603             ULONG_CMP_GE(gps, js))
1604                 return; /* No stall or GP completed since entering function. */
1605         rnp = rdp->mynode;
1606         if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1607             (READ_ONCE(rnp->qsmask) & rdp->grpmask)) {
1608
1609                 /* We haven't checked in, so go dump stack. */
1610                 print_cpu_stall(rsp);
1611
1612         } else if (rcu_gp_in_progress(rsp) &&
1613                    ULONG_CMP_GE(j, js + RCU_STALL_RAT_DELAY)) {
1614
1615                 /* They had a few time units to dump stack, so complain. */
1616                 print_other_cpu_stall(rsp, gpnum);
1617         }
1618 }
1619
1620 /**
1621  * rcu_cpu_stall_reset - prevent further stall warnings in current grace period
1622  *
1623  * Set the stall-warning timeout way off into the future, thus preventing
1624  * any RCU CPU stall-warning messages from appearing in the current set of
1625  * RCU grace periods.
1626  *
1627  * The caller must disable hard irqs.
1628  */
1629 void rcu_cpu_stall_reset(void)
1630 {
1631         struct rcu_state *rsp;
1632
1633         for_each_rcu_flavor(rsp)
1634                 WRITE_ONCE(rsp->jiffies_stall, jiffies + ULONG_MAX / 2);
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Determine the value that ->completed will have at the end of the
1639  * next subsequent grace period.  This is used to tag callbacks so that
1640  * a CPU can invoke callbacks in a timely fashion even if that CPU has
1641  * been dyntick-idle for an extended period with callbacks under the
1642  * influence of RCU_FAST_NO_HZ.
1643  *
1644  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1645  */
1646 static unsigned long rcu_cbs_completed(struct rcu_state *rsp,
1647                                        struct rcu_node *rnp)
1648 {
1649         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
1650
1651         /*
1652          * If RCU is idle, we just wait for the next grace period.
1653          * But we can only be sure that RCU is idle if we are looking
1654          * at the root rcu_node structure -- otherwise, a new grace
1655          * period might have started, but just not yet gotten around
1656          * to initializing the current non-root rcu_node structure.
1657          */
1658         if (rcu_get_root(rsp) == rnp && rnp->gpnum == rnp->completed)
1659                 return rnp->completed + 1;
1660
1661         /*
1662          * Otherwise, wait for a possible partial grace period and
1663          * then the subsequent full grace period.
1664          */
1665         return rnp->completed + 2;
1666 }
1667
1668 /*
1669  * Trace-event helper function for rcu_start_future_gp() and
1670  * rcu_nocb_wait_gp().
1671  */
1672 static void trace_rcu_future_gp(struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp,
1673                                 unsigned long c, const char *s)
1674 {
1675         trace_rcu_future_grace_period(rdp->rsp->name, rnp->gpnum,
1676                                       rnp->completed, c, rnp->level,
1677                                       rnp->grplo, rnp->grphi, s);
1678 }
1679
1680 /*
1681  * Start some future grace period, as needed to handle newly arrived
1682  * callbacks.  The required future grace periods are recorded in each
1683  * rcu_node structure's ->need_future_gp field.  Returns true if there
1684  * is reason to awaken the grace-period kthread.
1685  *
1686  * The caller must hold the specified rcu_node structure's ->lock.
1687  */
1688 static bool __maybe_unused
1689 rcu_start_future_gp(struct rcu_node *rnp, struct rcu_data *rdp,
1690                     unsigned long *c_out)
1691 {
1692         unsigned long c;
1693         bool ret = false;
1694         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rdp->rsp);
1695
1696         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
1697
1698         /*
1699          * Pick up grace-period number for new callbacks.  If this
1700          * grace period is already marked as needed, return to the caller.
1701          */
1702         c = rcu_cbs_completed(rdp->rsp, rnp);
1703         trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startleaf"));
1704         if (rnp->need_future_gp[c & 0x1]) {
1705                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Prestartleaf"));
1706                 goto out;
1707         }
1708
1709         /*
1710          * If either this rcu_node structure or the root rcu_node structure
1711          * believe that a grace period is in progress, then we must wait
1712          * for the one following, which is in "c".  Because our request
1713          * will be noticed at the end of the current grace period, we don't
1714          * need to explicitly start one.  We only do the lockless check
1715          * of rnp_root's fields if the current rcu_node structure thinks
1716          * there is no grace period in flight, and because we hold rnp->lock,
1717          * the only possible change is when rnp_root's two fields are
1718          * equal, in which case rnp_root->gpnum might be concurrently
1719          * incremented.  But that is OK, as it will just result in our
1720          * doing some extra useless work.
1721          */
1722         if (rnp->gpnum != rnp->completed ||
1723             READ_ONCE(rnp_root->gpnum) != READ_ONCE(rnp_root->completed)) {
1724                 rnp->need_future_gp[c & 0x1]++;
1725                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedleaf"));
1726                 goto out;
1727         }
1728
1729         /*
1730          * There might be no grace period in progress.  If we don't already
1731          * hold it, acquire the root rcu_node structure's lock in order to
1732          * start one (if needed).
1733          */
1734         if (rnp != rnp_root)
1735                 raw_spin_lock_rcu_node(rnp_root);
1736
1737         /*
1738          * Get a new grace-period number.  If there really is no grace
1739          * period in progress, it will be smaller than the one we obtained
1740          * earlier.  Adjust callbacks as needed.
1741          */
1742         c = rcu_cbs_completed(rdp->rsp, rnp_root);
1743         if (!rcu_is_nocb_cpu(rdp->cpu))
1744                 (void)rcu_segcblist_accelerate(&rdp->cblist, c);
1745
1746         /*
1747          * If the needed for the required grace period is already
1748          * recorded, trace and leave.
1749          */
1750         if (rnp_root->need_future_gp[c & 0x1]) {
1751                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Prestartedroot"));
1752                 goto unlock_out;
1753         }
1754
1755         /* Record the need for the future grace period. */
1756         rnp_root->need_future_gp[c & 0x1]++;
1757
1758         /* If a grace period is not already in progress, start one. */
1759         if (rnp_root->gpnum != rnp_root->completed) {
1760                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedleafroot"));
1761         } else {
1762                 trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c, TPS("Startedroot"));
1763                 ret = rcu_start_gp_advanced(rdp->rsp, rnp_root, rdp);
1764         }
1765 unlock_out:
1766         if (rnp != rnp_root)
1767                 raw_spin_unlock_rcu_node(rnp_root);
1768 out:
1769         if (c_out != NULL)
1770                 *c_out = c;
1771         return ret;
1772 }
1773
1774 /*
1775  * Clean up any old requests for the just-ended grace period.  Also return
1776  * whether any additional grace periods have been requested.
1777  */
1778 static int rcu_future_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp)
1779 {
1780         int c = rnp->completed;
1781         int needmore;
1782         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
1783
1784         rnp->need_future_gp[c & 0x1] = 0;
1785         needmore = rnp->need_future_gp[(c + 1) & 0x1];
1786         trace_rcu_future_gp(rnp, rdp, c,
1787                             needmore ? TPS("CleanupMore") : TPS("Cleanup"));
1788         return needmore;
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Awaken the grace-period kthread for the specified flavor of RCU.
1793  * Don't do a self-awaken, and don't bother awakening when there is
1794  * nothing for the grace-period kthread to do (as in several CPUs
1795  * raced to awaken, and we lost), and finally don't try to awaken
1796  * a kthread that has not yet been created.
1797  */
1798 static void rcu_gp_kthread_wake(struct rcu_state *rsp)
1799 {
1800         if (current == rsp->gp_kthread ||
1801             !READ_ONCE(rsp->gp_flags) ||
1802             !rsp->gp_kthread)
1803                 return;
1804         swake_up(&rsp->gp_wq);
1805 }
1806
1807 /*
1808  * If there is room, assign a ->completed number to any callbacks on
1809  * this CPU that have not already been assigned.  Also accelerate any
1810  * callbacks that were previously assigned a ->completed number that has
1811  * since proven to be too conservative, which can happen if callbacks get
1812  * assigned a ->completed number while RCU is idle, but with reference to
1813  * a non-root rcu_node structure.  This function is idempotent, so it does
1814  * not hurt to call it repeatedly.  Returns an flag saying that we should
1815  * awaken the RCU grace-period kthread.
1816  *
1817  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1818  */
1819 static bool rcu_accelerate_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1820                                struct rcu_data *rdp)
1821 {
1822         bool ret = false;
1823
1824         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
1825
1826         /* If no pending (not yet ready to invoke) callbacks, nothing to do. */
1827         if (!rcu_segcblist_pend_cbs(&rdp->cblist))
1828                 return false;
1829
1830         /*
1831          * Callbacks are often registered with incomplete grace-period
1832          * information.  Something about the fact that getting exact
1833          * information requires acquiring a global lock...  RCU therefore
1834          * makes a conservative estimate of the grace period number at which
1835          * a given callback will become ready to invoke.        The following
1836          * code checks this estimate and improves it when possible, thus
1837          * accelerating callback invocation to an earlier grace-period
1838          * number.
1839          */
1840         if (rcu_segcblist_accelerate(&rdp->cblist, rcu_cbs_completed(rsp, rnp)))
1841                 ret = rcu_start_future_gp(rnp, rdp, NULL);
1842
1843         /* Trace depending on how much we were able to accelerate. */
1844         if (rcu_segcblist_restempty(&rdp->cblist, RCU_WAIT_TAIL))
1845                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("AccWaitCB"));
1846         else
1847                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("AccReadyCB"));
1848         return ret;
1849 }
1850
1851 /*
1852  * Move any callbacks whose grace period has completed to the
1853  * RCU_DONE_TAIL sublist, then compact the remaining sublists and
1854  * assign ->completed numbers to any callbacks in the RCU_NEXT_TAIL
1855  * sublist.  This function is idempotent, so it does not hurt to
1856  * invoke it repeatedly.  As long as it is not invoked -too- often...
1857  * Returns true if the RCU grace-period kthread needs to be awakened.
1858  *
1859  * The caller must hold rnp->lock with interrupts disabled.
1860  */
1861 static bool rcu_advance_cbs(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1862                             struct rcu_data *rdp)
1863 {
1864         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
1865
1866         /* If no pending (not yet ready to invoke) callbacks, nothing to do. */
1867         if (!rcu_segcblist_pend_cbs(&rdp->cblist))
1868                 return false;
1869
1870         /*
1871          * Find all callbacks whose ->completed numbers indicate that they
1872          * are ready to invoke, and put them into the RCU_DONE_TAIL sublist.
1873          */
1874         rcu_segcblist_advance(&rdp->cblist, rnp->completed);
1875
1876         /* Classify any remaining callbacks. */
1877         return rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1878 }
1879
1880 /*
1881  * Update CPU-local rcu_data state to record the beginnings and ends of
1882  * grace periods.  The caller must hold the ->lock of the leaf rcu_node
1883  * structure corresponding to the current CPU, and must have irqs disabled.
1884  * Returns true if the grace-period kthread needs to be awakened.
1885  */
1886 static bool __note_gp_changes(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
1887                               struct rcu_data *rdp)
1888 {
1889         bool ret;
1890         bool need_gp;
1891
1892         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
1893
1894         /* Handle the ends of any preceding grace periods first. */
1895         if (rdp->completed == rnp->completed &&
1896             !unlikely(READ_ONCE(rdp->gpwrap))) {
1897
1898                 /* No grace period end, so just accelerate recent callbacks. */
1899                 ret = rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
1900
1901         } else {
1902
1903                 /* Advance callbacks. */
1904                 ret = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp);
1905
1906                 /* Remember that we saw this grace-period completion. */
1907                 rdp->completed = rnp->completed;
1908                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpuend"));
1909         }
1910
1911         if (rdp->gpnum != rnp->gpnum || unlikely(READ_ONCE(rdp->gpwrap))) {
1912                 /*
1913                  * If the current grace period is waiting for this CPU,
1914                  * set up to detect a quiescent state, otherwise don't
1915                  * go looking for one.
1916                  */
1917                 rdp->gpnum = rnp->gpnum;
1918                 trace_rcu_grace_period(rsp->name, rdp->gpnum, TPS("cpustart"));
1919                 need_gp = !!(rnp->qsmask & rdp->grpmask);
1920                 rdp->cpu_no_qs.b.norm = need_gp;
1921                 rdp->rcu_qs_ctr_snap = __this_cpu_read(rcu_dynticks.rcu_qs_ctr);
1922                 rdp->core_needs_qs = need_gp;
1923                 zero_cpu_stall_ticks(rdp);
1924                 WRITE_ONCE(rdp->gpwrap, false);
1925         }
1926         return ret;
1927 }
1928
1929 static void note_gp_changes(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
1930 {
1931         unsigned long flags;
1932         bool needwake;
1933         struct rcu_node *rnp;
1934
1935         local_irq_save(flags);
1936         rnp = rdp->mynode;
1937         if ((rdp->gpnum == READ_ONCE(rnp->gpnum) &&
1938              rdp->completed == READ_ONCE(rnp->completed) &&
1939              !unlikely(READ_ONCE(rdp->gpwrap))) || /* w/out lock. */
1940             !raw_spin_trylock_rcu_node(rnp)) { /* irqs already off, so later. */
1941                 local_irq_restore(flags);
1942                 return;
1943         }
1944         needwake = __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
1945         raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
1946         if (needwake)
1947                 rcu_gp_kthread_wake(rsp);
1948 }
1949
1950 static void rcu_gp_slow(struct rcu_state *rsp, int delay)
1951 {
1952         if (delay > 0 &&
1953             !(rsp->gpnum % (rcu_num_nodes * PER_RCU_NODE_PERIOD * delay)))
1954                 schedule_timeout_uninterruptible(delay);
1955 }
1956
1957 /*
1958  * Initialize a new grace period.  Return false if no grace period required.
1959  */
1960 static bool rcu_gp_init(struct rcu_state *rsp)
1961 {
1962         unsigned long oldmask;
1963         struct rcu_data *rdp;
1964         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
1965
1966         WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
1967         raw_spin_lock_irq_rcu_node(rnp);
1968         if (!READ_ONCE(rsp->gp_flags)) {
1969                 /* Spurious wakeup, tell caller to go back to sleep.  */
1970                 raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
1971                 return false;
1972         }
1973         WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, 0); /* Clear all flags: New grace period. */
1974
1975         if (WARN_ON_ONCE(rcu_gp_in_progress(rsp))) {
1976                 /*
1977                  * Grace period already in progress, don't start another.
1978                  * Not supposed to be able to happen.
1979                  */
1980                 raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
1981                 return false;
1982         }
1983
1984         /* Advance to a new grace period and initialize state. */
1985         record_gp_stall_check_time(rsp);
1986         /* Record GP times before starting GP, hence smp_store_release(). */
1987         smp_store_release(&rsp->gpnum, rsp->gpnum + 1);
1988         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->gpnum, TPS("start"));
1989         raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
1990
1991         /*
1992          * Apply per-leaf buffered online and offline operations to the
1993          * rcu_node tree.  Note that this new grace period need not wait
1994          * for subsequent online CPUs, and that quiescent-state forcing
1995          * will handle subsequent offline CPUs.
1996          */
1997         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
1998                 rcu_gp_slow(rsp, gp_preinit_delay);
1999                 raw_spin_lock_irq_rcu_node(rnp);
2000                 if (rnp->qsmaskinit == rnp->qsmaskinitnext &&
2001                     !rnp->wait_blkd_tasks) {
2002                         /* Nothing to do on this leaf rcu_node structure. */
2003                         raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
2004                         continue;
2005                 }
2006
2007                 /* Record old state, apply changes to ->qsmaskinit field. */
2008                 oldmask = rnp->qsmaskinit;
2009                 rnp->qsmaskinit = rnp->qsmaskinitnext;
2010
2011                 /* If zero-ness of ->qsmaskinit changed, propagate up tree. */
2012                 if (!oldmask != !rnp->qsmaskinit) {
2013                         if (!oldmask) /* First online CPU for this rcu_node. */
2014                                 rcu_init_new_rnp(rnp);
2015                         else if (rcu_preempt_has_tasks(rnp)) /* blocked tasks */
2016                                 rnp->wait_blkd_tasks = true;
2017                         else /* Last offline CPU and can propagate. */
2018                                 rcu_cleanup_dead_rnp(rnp);
2019                 }
2020
2021                 /*
2022                  * If all waited-on tasks from prior grace period are
2023                  * done, and if all this rcu_node structure's CPUs are
2024                  * still offline, propagate up the rcu_node tree and
2025                  * clear ->wait_blkd_tasks.  Otherwise, if one of this
2026                  * rcu_node structure's CPUs has since come back online,
2027                  * simply clear ->wait_blkd_tasks (but rcu_cleanup_dead_rnp()
2028                  * checks for this, so just call it unconditionally).
2029                  */
2030                 if (rnp->wait_blkd_tasks &&
2031                     (!rcu_preempt_has_tasks(rnp) ||
2032                      rnp->qsmaskinit)) {
2033                         rnp->wait_blkd_tasks = false;
2034                         rcu_cleanup_dead_rnp(rnp);
2035                 }
2036
2037                 raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
2038         }
2039
2040         /*
2041          * Set the quiescent-state-needed bits in all the rcu_node
2042          * structures for all currently online CPUs in breadth-first order,
2043          * starting from the root rcu_node structure, relying on the layout
2044          * of the tree within the rsp->node[] array.  Note that other CPUs
2045          * will access only the leaves of the hierarchy, thus seeing that no
2046          * grace period is in progress, at least until the corresponding
2047          * leaf node has been initialized.
2048          *
2049          * The grace period cannot complete until the initialization
2050          * process finishes, because this kthread handles both.
2051          */
2052         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
2053                 rcu_gp_slow(rsp, gp_init_delay);
2054                 raw_spin_lock_irq_rcu_node(rnp);
2055                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2056                 rcu_preempt_check_blocked_tasks(rnp);
2057                 rnp->qsmask = rnp->qsmaskinit;
2058                 WRITE_ONCE(rnp->gpnum, rsp->gpnum);
2059                 if (WARN_ON_ONCE(rnp->completed != rsp->completed))
2060                         WRITE_ONCE(rnp->completed, rsp->completed);
2061                 if (rnp == rdp->mynode)
2062                         (void)__note_gp_changes(rsp, rnp, rdp);
2063                 rcu_preempt_boost_start_gp(rnp);
2064                 trace_rcu_grace_period_init(rsp->name, rnp->gpnum,
2065                                             rnp->level, rnp->grplo,
2066                                             rnp->grphi, rnp->qsmask);
2067                 raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
2068                 cond_resched_rcu_qs();
2069                 WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2070         }
2071
2072         return true;
2073 }
2074
2075 /*
2076  * Helper function for swait_event_idle() wakeup at force-quiescent-state
2077  * time.
2078  */
2079 static bool rcu_gp_fqs_check_wake(struct rcu_state *rsp, int *gfp)
2080 {
2081         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2082
2083         /* Someone like call_rcu() requested a force-quiescent-state scan. */
2084         *gfp = READ_ONCE(rsp->gp_flags);
2085         if (*gfp & RCU_GP_FLAG_FQS)
2086                 return true;
2087
2088         /* The current grace period has completed. */
2089         if (!READ_ONCE(rnp->qsmask) && !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp))
2090                 return true;
2091
2092         return false;
2093 }
2094
2095 /*
2096  * Do one round of quiescent-state forcing.
2097  */
2098 static void rcu_gp_fqs(struct rcu_state *rsp, bool first_time)
2099 {
2100         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2101
2102         WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2103         rsp->n_force_qs++;
2104         if (first_time) {
2105                 /* Collect dyntick-idle snapshots. */
2106                 force_qs_rnp(rsp, dyntick_save_progress_counter);
2107         } else {
2108                 /* Handle dyntick-idle and offline CPUs. */
2109                 force_qs_rnp(rsp, rcu_implicit_dynticks_qs);
2110         }
2111         /* Clear flag to prevent immediate re-entry. */
2112         if (READ_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
2113                 raw_spin_lock_irq_rcu_node(rnp);
2114                 WRITE_ONCE(rsp->gp_flags,
2115                            READ_ONCE(rsp->gp_flags) & ~RCU_GP_FLAG_FQS);
2116                 raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
2117         }
2118 }
2119
2120 /*
2121  * Clean up after the old grace period.
2122  */
2123 static void rcu_gp_cleanup(struct rcu_state *rsp)
2124 {
2125         unsigned long gp_duration;
2126         bool needgp = false;
2127         int nocb = 0;
2128         struct rcu_data *rdp;
2129         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2130         struct swait_queue_head *sq;
2131
2132         WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2133         raw_spin_lock_irq_rcu_node(rnp);
2134         gp_duration = jiffies - rsp->gp_start;
2135         if (gp_duration > rsp->gp_max)
2136                 rsp->gp_max = gp_duration;
2137
2138         /*
2139          * We know the grace period is complete, but to everyone else
2140          * it appears to still be ongoing.  But it is also the case
2141          * that to everyone else it looks like there is nothing that
2142          * they can do to advance the grace period.  It is therefore
2143          * safe for us to drop the lock in order to mark the grace
2144          * period as completed in all of the rcu_node structures.
2145          */
2146         raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
2147
2148         /*
2149          * Propagate new ->completed value to rcu_node structures so
2150          * that other CPUs don't have to wait until the start of the next
2151          * grace period to process their callbacks.  This also avoids
2152          * some nasty RCU grace-period initialization races by forcing
2153          * the end of the current grace period to be completely recorded in
2154          * all of the rcu_node structures before the beginning of the next
2155          * grace period is recorded in any of the rcu_node structures.
2156          */
2157         rcu_for_each_node_breadth_first(rsp, rnp) {
2158                 raw_spin_lock_irq_rcu_node(rnp);
2159                 WARN_ON_ONCE(rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp));
2160                 WARN_ON_ONCE(rnp->qsmask);
2161                 WRITE_ONCE(rnp->completed, rsp->gpnum);
2162                 rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2163                 if (rnp == rdp->mynode)
2164                         needgp = __note_gp_changes(rsp, rnp, rdp) || needgp;
2165                 /* smp_mb() provided by prior unlock-lock pair. */
2166                 nocb += rcu_future_gp_cleanup(rsp, rnp);
2167                 sq = rcu_nocb_gp_get(rnp);
2168                 raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
2169                 rcu_nocb_gp_cleanup(sq);
2170                 cond_resched_rcu_qs();
2171                 WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2172                 rcu_gp_slow(rsp, gp_cleanup_delay);
2173         }
2174         rnp = rcu_get_root(rsp);
2175         raw_spin_lock_irq_rcu_node(rnp); /* Order GP before ->completed update. */
2176         rcu_nocb_gp_set(rnp, nocb);
2177
2178         /* Declare grace period done. */
2179         WRITE_ONCE(rsp->completed, rsp->gpnum);
2180         trace_rcu_grace_period(rsp->name, rsp->completed, TPS("end"));
2181         rsp->gp_state = RCU_GP_IDLE;
2182         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2183         /* Advance CBs to reduce false positives below. */
2184         needgp = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp) || needgp;
2185         if (needgp || cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2186                 WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, RCU_GP_FLAG_INIT);
2187                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2188                                        READ_ONCE(rsp->gpnum),
2189                                        TPS("newreq"));
2190         }
2191         raw_spin_unlock_irq_rcu_node(rnp);
2192 }
2193
2194 /*
2195  * Body of kthread that handles grace periods.
2196  */
2197 static int __noreturn rcu_gp_kthread(void *arg)
2198 {
2199         bool first_gp_fqs;
2200         int gf;
2201         unsigned long j;
2202         int ret;
2203         struct rcu_state *rsp = arg;
2204         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2205
2206         rcu_bind_gp_kthread();
2207         for (;;) {
2208
2209                 /* Handle grace-period start. */
2210                 for (;;) {
2211                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2212                                                READ_ONCE(rsp->gpnum),
2213                                                TPS("reqwait"));
2214                         rsp->gp_state = RCU_GP_WAIT_GPS;
2215                         swait_event_idle(rsp->gp_wq, READ_ONCE(rsp->gp_flags) &
2216                                                      RCU_GP_FLAG_INIT);
2217                         rsp->gp_state = RCU_GP_DONE_GPS;
2218                         /* Locking provides needed memory barrier. */
2219                         if (rcu_gp_init(rsp))
2220                                 break;
2221                         cond_resched_rcu_qs();
2222                         WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2223                         WARN_ON(signal_pending(current));
2224                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2225                                                READ_ONCE(rsp->gpnum),
2226                                                TPS("reqwaitsig"));
2227                 }
2228
2229                 /* Handle quiescent-state forcing. */
2230                 first_gp_fqs = true;
2231                 j = jiffies_till_first_fqs;
2232                 if (j > HZ) {
2233                         j = HZ;
2234                         jiffies_till_first_fqs = HZ;
2235                 }
2236                 ret = 0;
2237                 for (;;) {
2238                         if (!ret) {
2239                                 rsp->jiffies_force_qs = jiffies + j;
2240                                 WRITE_ONCE(rsp->jiffies_kick_kthreads,
2241                                            jiffies + 3 * j);
2242                         }
2243                         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2244                                                READ_ONCE(rsp->gpnum),
2245                                                TPS("fqswait"));
2246                         rsp->gp_state = RCU_GP_WAIT_FQS;
2247                         ret = swait_event_idle_timeout(rsp->gp_wq,
2248                                         rcu_gp_fqs_check_wake(rsp, &gf), j);
2249                         rsp->gp_state = RCU_GP_DOING_FQS;
2250                         /* Locking provides needed memory barriers. */
2251                         /* If grace period done, leave loop. */
2252                         if (!READ_ONCE(rnp->qsmask) &&
2253                             !rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp))
2254                                 break;
2255                         /* If time for quiescent-state forcing, do it. */
2256                         if (ULONG_CMP_GE(jiffies, rsp->jiffies_force_qs) ||
2257                             (gf & RCU_GP_FLAG_FQS)) {
2258                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2259                                                        READ_ONCE(rsp->gpnum),
2260                                                        TPS("fqsstart"));
2261                                 rcu_gp_fqs(rsp, first_gp_fqs);
2262                                 first_gp_fqs = false;
2263                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2264                                                        READ_ONCE(rsp->gpnum),
2265                                                        TPS("fqsend"));
2266                                 cond_resched_rcu_qs();
2267                                 WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2268                                 ret = 0; /* Force full wait till next FQS. */
2269                                 j = jiffies_till_next_fqs;
2270                                 if (j > HZ) {
2271                                         j = HZ;
2272                                         jiffies_till_next_fqs = HZ;
2273                                 } else if (j < 1) {
2274                                         j = 1;
2275                                         jiffies_till_next_fqs = 1;
2276                                 }
2277                         } else {
2278                                 /* Deal with stray signal. */
2279                                 cond_resched_rcu_qs();
2280                                 WRITE_ONCE(rsp->gp_activity, jiffies);
2281                                 WARN_ON(signal_pending(current));
2282                                 trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2283                                                        READ_ONCE(rsp->gpnum),
2284                                                        TPS("fqswaitsig"));
2285                                 ret = 1; /* Keep old FQS timing. */
2286                                 j = jiffies;
2287                                 if (time_after(jiffies, rsp->jiffies_force_qs))
2288                                         j = 1;
2289                                 else
2290                                         j = rsp->jiffies_force_qs - j;
2291                         }
2292                 }
2293
2294                 /* Handle grace-period end. */
2295                 rsp->gp_state = RCU_GP_CLEANUP;
2296                 rcu_gp_cleanup(rsp);
2297                 rsp->gp_state = RCU_GP_CLEANED;
2298         }
2299 }
2300
2301 /*
2302  * Start a new RCU grace period if warranted, re-initializing the hierarchy
2303  * in preparation for detecting the next grace period.  The caller must hold
2304  * the root node's ->lock and hard irqs must be disabled.
2305  *
2306  * Note that it is legal for a dying CPU (which is marked as offline) to
2307  * invoke this function.  This can happen when the dying CPU reports its
2308  * quiescent state.
2309  *
2310  * Returns true if the grace-period kthread must be awakened.
2311  */
2312 static bool
2313 rcu_start_gp_advanced(struct rcu_state *rsp, struct rcu_node *rnp,
2314                       struct rcu_data *rdp)
2315 {
2316         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
2317         if (!rsp->gp_kthread || !cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2318                 /*
2319                  * Either we have not yet spawned the grace-period
2320                  * task, this CPU does not need another grace period,
2321                  * or a grace period is already in progress.
2322                  * Either way, don't start a new grace period.
2323                  */
2324                 return false;
2325         }
2326         WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, RCU_GP_FLAG_INIT);
2327         trace_rcu_grace_period(rsp->name, READ_ONCE(rsp->gpnum),
2328                                TPS("newreq"));
2329
2330         /*
2331          * We can't do wakeups while holding the rnp->lock, as that
2332          * could cause possible deadlocks with the rq->lock. Defer
2333          * the wakeup to our caller.
2334          */
2335         return true;
2336 }
2337
2338 /*
2339  * Similar to rcu_start_gp_advanced(), but also advance the calling CPU's
2340  * callbacks.  Note that rcu_start_gp_advanced() cannot do this because it
2341  * is invoked indirectly from rcu_advance_cbs(), which would result in
2342  * endless recursion -- or would do so if it wasn't for the self-deadlock
2343  * that is encountered beforehand.
2344  *
2345  * Returns true if the grace-period kthread needs to be awakened.
2346  */
2347 static bool rcu_start_gp(struct rcu_state *rsp)
2348 {
2349         struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
2350         struct rcu_node *rnp = rcu_get_root(rsp);
2351         bool ret = false;
2352
2353         /*
2354          * If there is no grace period in progress right now, any
2355          * callbacks we have up to this point will be satisfied by the
2356          * next grace period.  Also, advancing the callbacks reduces the
2357          * probability of false positives from cpu_needs_another_gp()
2358          * resulting in pointless grace periods.  So, advance callbacks
2359          * then start the grace period!
2360          */
2361         ret = rcu_advance_cbs(rsp, rnp, rdp) || ret;
2362         ret = rcu_start_gp_advanced(rsp, rnp, rdp) || ret;
2363         return ret;
2364 }
2365
2366 /*
2367  * Report a full set of quiescent states to the specified rcu_state data
2368  * structure.  Invoke rcu_gp_kthread_wake() to awaken the grace-period
2369  * kthread if another grace period is required.  Whether we wake
2370  * the grace-period kthread or it awakens itself for the next round
2371  * of quiescent-state forcing, that kthread will clean up after the
2372  * just-completed grace period.  Note that the caller must hold rnp->lock,
2373  * which is released before return.
2374  */
2375 static void rcu_report_qs_rsp(struct rcu_state *rsp, unsigned long flags)
2376         __releases(rcu_get_root(rsp)->lock)
2377 {
2378         lockdep_assert_held(&rcu_get_root(rsp)->lock);
2379         WARN_ON_ONCE(!rcu_gp_in_progress(rsp));
2380         WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, READ_ONCE(rsp->gp_flags) | RCU_GP_FLAG_FQS);
2381         raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rcu_get_root(rsp), flags);
2382         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2383 }
2384
2385 /*
2386  * Similar to rcu_report_qs_rdp(), for which it is a helper function.
2387  * Allows quiescent states for a group of CPUs to be reported at one go
2388  * to the specified rcu_node structure, though all the CPUs in the group
2389  * must be represented by the same rcu_node structure (which need not be a
2390  * leaf rcu_node structure, though it often will be).  The gps parameter
2391  * is the grace-period snapshot, which means that the quiescent states
2392  * are valid only if rnp->gpnum is equal to gps.  That structure's lock
2393  * must be held upon entry, and it is released before return.
2394  */
2395 static void
2396 rcu_report_qs_rnp(unsigned long mask, struct rcu_state *rsp,
2397                   struct rcu_node *rnp, unsigned long gps, unsigned long flags)
2398         __releases(rnp->lock)
2399 {
2400         unsigned long oldmask = 0;
2401         struct rcu_node *rnp_c;
2402
2403         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
2404
2405         /* Walk up the rcu_node hierarchy. */
2406         for (;;) {
2407                 if (!(rnp->qsmask & mask) || rnp->gpnum != gps) {
2408
2409                         /*
2410                          * Our bit has already been cleared, or the
2411                          * relevant grace period is already over, so done.
2412                          */
2413                         raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
2414                         return;
2415                 }
2416                 WARN_ON_ONCE(oldmask); /* Any child must be all zeroed! */
2417                 WARN_ON_ONCE(rnp->level != rcu_num_lvls - 1 &&
2418                              rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp));
2419                 rnp->qsmask &= ~mask;
2420                 trace_rcu_quiescent_state_report(rsp->name, rnp->gpnum,
2421                                                  mask, rnp->qsmask, rnp->level,
2422                                                  rnp->grplo, rnp->grphi,
2423                                                  !!rnp->gp_tasks);
2424                 if (rnp->qsmask != 0 || rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
2425
2426                         /* Other bits still set at this level, so done. */
2427                         raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
2428                         return;
2429                 }
2430                 mask = rnp->grpmask;
2431                 if (rnp->parent == NULL) {
2432
2433                         /* No more levels.  Exit loop holding root lock. */
2434
2435                         break;
2436                 }
2437                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
2438                 rnp_c = rnp;
2439                 rnp = rnp->parent;
2440                 raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(rnp, flags);
2441                 oldmask = rnp_c->qsmask;
2442         }
2443
2444         /*
2445          * Get here if we are the last CPU to pass through a quiescent
2446          * state for this grace period.  Invoke rcu_report_qs_rsp()
2447          * to clean up and start the next grace period if one is needed.
2448          */
2449         rcu_report_qs_rsp(rsp, flags); /* releases rnp->lock. */
2450 }
2451
2452 /*
2453  * Record a quiescent state for all tasks that were previously queued
2454  * on the specified rcu_node structure and that were blocking the current
2455  * RCU grace period.  The caller must hold the specified rnp->lock with
2456  * irqs disabled, and this lock is released upon return, but irqs remain
2457  * disabled.
2458  */
2459 static void rcu_report_unblock_qs_rnp(struct rcu_state *rsp,
2460                                       struct rcu_node *rnp, unsigned long flags)
2461         __releases(rnp->lock)
2462 {
2463         unsigned long gps;
2464         unsigned long mask;
2465         struct rcu_node *rnp_p;
2466
2467         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
2468         if (rcu_state_p == &rcu_sched_state || rsp != rcu_state_p ||
2469             rnp->qsmask != 0 || rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
2470                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
2471                 return;  /* Still need more quiescent states! */
2472         }
2473
2474         rnp_p = rnp->parent;
2475         if (rnp_p == NULL) {
2476                 /*
2477                  * Only one rcu_node structure in the tree, so don't
2478                  * try to report up to its nonexistent parent!
2479                  */
2480                 rcu_report_qs_rsp(rsp, flags);
2481                 return;
2482         }
2483
2484         /* Report up the rest of the hierarchy, tracking current ->gpnum. */
2485         gps = rnp->gpnum;
2486         mask = rnp->grpmask;
2487         raw_spin_unlock_rcu_node(rnp);  /* irqs remain disabled. */
2488         raw_spin_lock_rcu_node(rnp_p);  /* irqs already disabled. */
2489         rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp_p, gps, flags);
2490 }
2491
2492 /*
2493  * Record a quiescent state for the specified CPU to that CPU's rcu_data
2494  * structure.  This must be called from the specified CPU.
2495  */
2496 static void
2497 rcu_report_qs_rdp(int cpu, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2498 {
2499         unsigned long flags;
2500         unsigned long mask;
2501         bool needwake;
2502         struct rcu_node *rnp;
2503
2504         rnp = rdp->mynode;
2505         raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(rnp, flags);
2506         if (rdp->cpu_no_qs.b.norm || rdp->gpnum != rnp->gpnum ||
2507             rnp->completed == rnp->gpnum || rdp->gpwrap) {
2508
2509                 /*
2510                  * The grace period in which this quiescent state was
2511                  * recorded has ended, so don't report it upwards.
2512                  * We will instead need a new quiescent state that lies
2513                  * within the current grace period.
2514                  */
2515                 rdp->cpu_no_qs.b.norm = true;   /* need qs for new gp. */
2516                 rdp->rcu_qs_ctr_snap = __this_cpu_read(rcu_dynticks.rcu_qs_ctr);
2517                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
2518                 return;
2519         }
2520         mask = rdp->grpmask;
2521         if ((rnp->qsmask & mask) == 0) {
2522                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
2523         } else {
2524                 rdp->core_needs_qs = false;
2525
2526                 /*
2527                  * This GP can't end until cpu checks in, so all of our
2528                  * callbacks can be processed during the next GP.
2529                  */
2530                 needwake = rcu_accelerate_cbs(rsp, rnp, rdp);
2531
2532                 rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, rnp->gpnum, flags);
2533                 /* ^^^ Released rnp->lock */
2534                 if (needwake)
2535                         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2536         }
2537 }
2538
2539 /*
2540  * Check to see if there is a new grace period of which this CPU
2541  * is not yet aware, and if so, set up local rcu_data state for it.
2542  * Otherwise, see if this CPU has just passed through its first
2543  * quiescent state for this grace period, and record that fact if so.
2544  */
2545 static void
2546 rcu_check_quiescent_state(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2547 {
2548         /* Check for grace-period ends and beginnings. */
2549         note_gp_changes(rsp, rdp);
2550
2551         /*
2552          * Does this CPU still need to do its part for current grace period?
2553          * If no, return and let the other CPUs do their part as well.
2554          */
2555         if (!rdp->core_needs_qs)
2556                 return;
2557
2558         /*
2559          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
2560          * period? If no, then exit and wait for the next call.
2561          */
2562         if (rdp->cpu_no_qs.b.norm)
2563                 return;
2564
2565         /*
2566          * Tell RCU we are done (but rcu_report_qs_rdp() will be the
2567          * judge of that).
2568          */
2569         rcu_report_qs_rdp(rdp->cpu, rsp, rdp);
2570 }
2571
2572 /*
2573  * Trace the fact that this CPU is going offline.
2574  */
2575 static void rcu_cleanup_dying_cpu(struct rcu_state *rsp)
2576 {
2577         RCU_TRACE(unsigned long mask;)
2578         RCU_TRACE(struct rcu_data *rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);)
2579         RCU_TRACE(struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;)
2580
2581         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU))
2582                 return;
2583
2584         RCU_TRACE(mask = rdp->grpmask;)
2585         trace_rcu_grace_period(rsp->name,
2586                                rnp->gpnum + 1 - !!(rnp->qsmask & mask),
2587                                TPS("cpuofl"));
2588 }
2589
2590 /*
2591  * All CPUs for the specified rcu_node structure have gone offline,
2592  * and all tasks that were preempted within an RCU read-side critical
2593  * section while running on one of those CPUs have since exited their RCU
2594  * read-side critical section.  Some other CPU is reporting this fact with
2595  * the specified rcu_node structure's ->lock held and interrupts disabled.
2596  * This function therefore goes up the tree of rcu_node structures,
2597  * clearing the corresponding bits in the ->qsmaskinit fields.  Note that
2598  * the leaf rcu_node structure's ->qsmaskinit field has already been
2599  * updated
2600  *
2601  * This function does check that the specified rcu_node structure has
2602  * all CPUs offline and no blocked tasks, so it is OK to invoke it
2603  * prematurely.  That said, invoking it after the fact will cost you
2604  * a needless lock acquisition.  So once it has done its work, don't
2605  * invoke it again.
2606  */
2607 static void rcu_cleanup_dead_rnp(struct rcu_node *rnp_leaf)
2608 {
2609         long mask;
2610         struct rcu_node *rnp = rnp_leaf;
2611
2612         lockdep_assert_held(&rnp->lock);
2613         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU) ||
2614             rnp->qsmaskinit || rcu_preempt_has_tasks(rnp))
2615                 return;
2616         for (;;) {
2617                 mask = rnp->grpmask;
2618                 rnp = rnp->parent;
2619                 if (!rnp)
2620                         break;
2621                 raw_spin_lock_rcu_node(rnp); /* irqs already disabled. */
2622                 rnp->qsmaskinit &= ~mask;
2623                 rnp->qsmask &= ~mask;
2624                 if (rnp->qsmaskinit) {
2625                         raw_spin_unlock_rcu_node(rnp);
2626                         /* irqs remain disabled. */
2627                         return;
2628                 }
2629                 raw_spin_unlock_rcu_node(rnp); /* irqs remain disabled. */
2630         }
2631 }
2632
2633 /*
2634  * The CPU has been completely removed, and some other CPU is reporting
2635  * this fact from process context.  Do the remainder of the cleanup.
2636  * There can only be one CPU hotplug operation at a time, so no need for
2637  * explicit locking.
2638  */
2639 static void rcu_cleanup_dead_cpu(int cpu, struct rcu_state *rsp)
2640 {
2641         struct rcu_data *rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
2642         struct rcu_node *rnp = rdp->mynode;  /* Outgoing CPU's rdp & rnp. */
2643
2644         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HOTPLUG_CPU))
2645                 return;
2646
2647         /* Adjust any no-longer-needed kthreads. */
2648         rcu_boost_kthread_setaffinity(rnp, -1);
2649 }
2650
2651 /*
2652  * Invoke any RCU callbacks that have made it to the end of their grace
2653  * period.  Thottle as specified by rdp->blimit.
2654  */
2655 static void rcu_do_batch(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2656 {
2657         unsigned long flags;
2658         struct rcu_head *rhp;
2659         struct rcu_cblist rcl = RCU_CBLIST_INITIALIZER(rcl);
2660         long bl, count;
2661
2662         /* If no callbacks are ready, just return. */
2663         if (!rcu_segcblist_ready_cbs(&rdp->cblist)) {
2664                 trace_rcu_batch_start(rsp->name,
2665                                       rcu_segcblist_n_lazy_cbs(&rdp->cblist),
2666                                       rcu_segcblist_n_cbs(&rdp->cblist), 0);
2667                 trace_rcu_batch_end(rsp->name, 0,
2668                                     !rcu_segcblist_empty(&rdp->cblist),
2669                                     need_resched(), is_idle_task(current),
2670                                     rcu_is_callbacks_kthread());
2671                 return;
2672         }
2673
2674         /*
2675          * Extract the list of ready callbacks, disabling to prevent
2676          * races with call_rcu() from interrupt handlers.  Leave the
2677          * callback counts, as rcu_barrier() needs to be conservative.
2678          */
2679         local_irq_save(flags);
2680         WARN_ON_ONCE(cpu_is_offline(smp_processor_id()));
2681         bl = rdp->blimit;
2682         trace_rcu_batch_start(rsp->name, rcu_segcblist_n_lazy_cbs(&rdp->cblist),
2683                               rcu_segcblist_n_cbs(&rdp->cblist), bl);
2684         rcu_segcblist_extract_done_cbs(&rdp->cblist, &rcl);
2685         local_irq_restore(flags);
2686
2687         /* Invoke callbacks. */
2688         rhp = rcu_cblist_dequeue(&rcl);
2689         for (; rhp; rhp = rcu_cblist_dequeue(&rcl)) {
2690                 debug_rcu_head_unqueue(rhp);
2691                 if (__rcu_reclaim(rsp->name, rhp))
2692                         rcu_cblist_dequeued_lazy(&rcl);
2693                 /*
2694                  * Stop only if limit reached and CPU has something to do.
2695                  * Note: The rcl structure counts down from zero.
2696                  */
2697                 if (-rcl.len >= bl &&
2698                     (need_resched() ||
2699                      (!is_idle_task(current) && !rcu_is_callbacks_kthread())))
2700                         break;
2701         }
2702
2703         local_irq_save(flags);
2704         count = -rcl.len;
2705         trace_rcu_batch_end(rsp->name, count, !!rcl.head, need_resched(),
2706                             is_idle_task(current), rcu_is_callbacks_kthread());
2707
2708         /* Update counts and requeue any remaining callbacks. */
2709         rcu_segcblist_insert_done_cbs(&rdp->cblist, &rcl);
2710         smp_mb(); /* List handling before counting for rcu_barrier(). */
2711         rdp->n_cbs_invoked += count;
2712         rcu_segcblist_insert_count(&rdp->cblist, &rcl);
2713
2714         /* Reinstate batch limit if we have worked down the excess. */
2715         count = rcu_segcblist_n_cbs(&rdp->cblist);
2716         if (rdp->blimit == LONG_MAX && count <= qlowmark)
2717                 rdp->blimit = blimit;
2718
2719         /* Reset ->qlen_last_fqs_check trigger if enough CBs have drained. */
2720         if (count == 0 && rdp->qlen_last_fqs_check != 0) {
2721                 rdp->qlen_last_fqs_check = 0;
2722                 rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
2723         } else if (count < rdp->qlen_last_fqs_check - qhimark)
2724                 rdp->qlen_last_fqs_check = count;
2725         WARN_ON_ONCE(rcu_segcblist_empty(&rdp->cblist) != (count == 0));
2726
2727         local_irq_restore(flags);
2728
2729         /* Re-invoke RCU core processing if there are callbacks remaining. */
2730         if (rcu_segcblist_ready_cbs(&rdp->cblist))
2731                 invoke_rcu_core();
2732 }
2733
2734 /*
2735  * Check to see if this CPU is in a non-context-switch quiescent state
2736  * (user mode or idle loop for rcu, non-softirq execution for rcu_bh).
2737  * Also schedule RCU core processing.
2738  *
2739  * This function must be called from hardirq context.  It is normally
2740  * invoked from the scheduling-clock interrupt.
2741  */
2742 void rcu_check_callbacks(int user)
2743 {
2744         trace_rcu_utilization(TPS("Start scheduler-tick"));
2745         increment_cpu_stall_ticks();
2746         if (user || rcu_is_cpu_rrupt_from_idle()) {
2747
2748                 /*
2749                  * Get here if this CPU took its interrupt from user
2750                  * mode or from the idle loop, and if this is not a
2751                  * nested interrupt.  In this case, the CPU is in
2752                  * a quiescent state, so note it.
2753                  *
2754                  * No memory barrier is required here because both
2755                  * rcu_sched_qs() and rcu_bh_qs() reference only CPU-local
2756                  * variables that other CPUs neither access nor modify,
2757                  * at least not while the corresponding CPU is online.
2758                  */
2759
2760                 rcu_sched_qs();
2761                 rcu_bh_qs();
2762
2763         } else if (!in_softirq()) {
2764
2765                 /*
2766                  * Get here if this CPU did not take its interrupt from
2767                  * softirq, in other words, if it is not interrupting
2768                  * a rcu_bh read-side critical section.  This is an _bh
2769                  * critical section, so note it.
2770                  */
2771
2772                 rcu_bh_qs();
2773         }
2774         rcu_preempt_check_callbacks();
2775         if (rcu_pending())
2776                 invoke_rcu_core();
2777         if (user)
2778                 rcu_note_voluntary_context_switch(current);
2779         trace_rcu_utilization(TPS("End scheduler-tick"));
2780 }
2781
2782 /*
2783  * Scan the leaf rcu_node structures, processing dyntick state for any that
2784  * have not yet encountered a quiescent state, using the function specified.
2785  * Also initiate boosting for any threads blocked on the root rcu_node.
2786  *
2787  * The caller must have suppressed start of new grace periods.
2788  */
2789 static void force_qs_rnp(struct rcu_state *rsp, int (*f)(struct rcu_data *rsp))
2790 {
2791         int cpu;
2792         unsigned long flags;
2793         unsigned long mask;
2794         struct rcu_node *rnp;
2795
2796         rcu_for_each_leaf_node(rsp, rnp) {
2797                 cond_resched_rcu_qs();
2798                 mask = 0;
2799                 raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(rnp, flags);
2800                 if (rnp->qsmask == 0) {
2801                         if (rcu_state_p == &rcu_sched_state ||
2802                             rsp != rcu_state_p ||
2803                             rcu_preempt_blocked_readers_cgp(rnp)) {
2804                                 /*
2805                                  * No point in scanning bits because they
2806                                  * are all zero.  But we might need to
2807                                  * priority-boost blocked readers.
2808                                  */
2809                                 rcu_initiate_boost(rnp, flags);
2810                                 /* rcu_initiate_boost() releases rnp->lock */
2811                                 continue;
2812                         }
2813                         if (rnp->parent &&
2814                             (rnp->parent->qsmask & rnp->grpmask)) {
2815                                 /*
2816                                  * Race between grace-period
2817                                  * initialization and task exiting RCU
2818                                  * read-side critical section: Report.
2819                                  */
2820                                 rcu_report_unblock_qs_rnp(rsp, rnp, flags);
2821                                 /* rcu_report_unblock_qs_rnp() rlses ->lock */
2822                                 continue;
2823                         }
2824                 }
2825                 for_each_leaf_node_possible_cpu(rnp, cpu) {
2826                         unsigned long bit = leaf_node_cpu_bit(rnp, cpu);
2827                         if ((rnp->qsmask & bit) != 0) {
2828                                 if (f(per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu)))
2829                                         mask |= bit;
2830                         }
2831                 }
2832                 if (mask != 0) {
2833                         /* Idle/offline CPUs, report (releases rnp->lock. */
2834                         rcu_report_qs_rnp(mask, rsp, rnp, rnp->gpnum, flags);
2835                 } else {
2836                         /* Nothing to do here, so just drop the lock. */
2837                         raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp, flags);
2838                 }
2839         }
2840 }
2841
2842 /*
2843  * Force quiescent states on reluctant CPUs, and also detect which
2844  * CPUs are in dyntick-idle mode.
2845  */
2846 static void force_quiescent_state(struct rcu_state *rsp)
2847 {
2848         unsigned long flags;
2849         bool ret;
2850         struct rcu_node *rnp;
2851         struct rcu_node *rnp_old = NULL;
2852
2853         /* Funnel through hierarchy to reduce memory contention. */
2854         rnp = __this_cpu_read(rsp->rda->mynode);
2855         for (; rnp != NULL; rnp = rnp->parent) {
2856                 ret = (READ_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) ||
2857                       !raw_spin_trylock(&rnp->fqslock);
2858                 if (rnp_old != NULL)
2859                         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2860                 if (ret) {
2861                         rsp->n_force_qs_lh++;
2862                         return;
2863                 }
2864                 rnp_old = rnp;
2865         }
2866         /* rnp_old == rcu_get_root(rsp), rnp == NULL. */
2867
2868         /* Reached the root of the rcu_node tree, acquire lock. */
2869         raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(rnp_old, flags);
2870         raw_spin_unlock(&rnp_old->fqslock);
2871         if (READ_ONCE(rsp->gp_flags) & RCU_GP_FLAG_FQS) {
2872                 rsp->n_force_qs_lh++;
2873                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp_old, flags);
2874                 return;  /* Someone beat us to it. */
2875         }
2876         WRITE_ONCE(rsp->gp_flags, READ_ONCE(rsp->gp_flags) | RCU_GP_FLAG_FQS);
2877         raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rnp_old, flags);
2878         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2879 }
2880
2881 /*
2882  * This does the RCU core processing work for the specified rcu_state
2883  * and rcu_data structures.  This may be called only from the CPU to
2884  * whom the rdp belongs.
2885  */
2886 static void
2887 __rcu_process_callbacks(struct rcu_state *rsp)
2888 {
2889         unsigned long flags;
2890         bool needwake;
2891         struct rcu_data *rdp = raw_cpu_ptr(rsp->rda);
2892
2893         WARN_ON_ONCE(!rdp->beenonline);
2894
2895         /* Update RCU state based on any recent quiescent states. */
2896         rcu_check_quiescent_state(rsp, rdp);
2897
2898         /* Does this CPU require a not-yet-started grace period? */
2899         local_irq_save(flags);
2900         if (cpu_needs_another_gp(rsp, rdp)) {
2901                 raw_spin_lock_rcu_node(rcu_get_root(rsp)); /* irqs disabled. */
2902                 needwake = rcu_start_gp(rsp);
2903                 raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(rcu_get_root(rsp), flags);
2904                 if (needwake)
2905                         rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2906         } else {
2907                 local_irq_restore(flags);
2908         }
2909
2910         /* If there are callbacks ready, invoke them. */
2911         if (rcu_segcblist_ready_cbs(&rdp->cblist))
2912                 invoke_rcu_callbacks(rsp, rdp);
2913
2914         /* Do any needed deferred wakeups of rcuo kthreads. */
2915         do_nocb_deferred_wakeup(rdp);
2916 }
2917
2918 /*
2919  * Do RCU core processing for the current CPU.
2920  */
2921 static __latent_entropy void rcu_process_callbacks(struct softirq_action *unused)
2922 {
2923         struct rcu_state *rsp;
2924
2925         if (cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2926                 return;
2927         trace_rcu_utilization(TPS("Start RCU core"));
2928         for_each_rcu_flavor(rsp)
2929                 __rcu_process_callbacks(rsp);
2930         trace_rcu_utilization(TPS("End RCU core"));
2931 }
2932
2933 /*
2934  * Schedule RCU callback invocation.  If the specified type of RCU
2935  * does not support RCU priority boosting, just do a direct call,
2936  * otherwise wake up the per-CPU kernel kthread.  Note that because we
2937  * are running on the current CPU with softirqs disabled, the
2938  * rcu_cpu_kthread_task cannot disappear out from under us.
2939  */
2940 static void invoke_rcu_callbacks(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
2941 {
2942         if (unlikely(!READ_ONCE(rcu_scheduler_fully_active)))
2943                 return;
2944         if (likely(!rsp->boost)) {
2945                 rcu_do_batch(rsp, rdp);
2946                 return;
2947         }
2948         invoke_rcu_callbacks_kthread();
2949 }
2950
2951 static void invoke_rcu_core(void)
2952 {
2953         if (cpu_online(smp_processor_id()))
2954                 raise_softirq(RCU_SOFTIRQ);
2955 }
2956
2957 /*
2958  * Handle any core-RCU processing required by a call_rcu() invocation.
2959  */
2960 static void __call_rcu_core(struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp,
2961                             struct rcu_head *head, unsigned long flags)
2962 {
2963         bool needwake;
2964
2965         /*
2966          * If called from an extended quiescent state, invoke the RCU
2967          * core in order to force a re-evaluation of RCU's idleness.
2968          */
2969         if (!rcu_is_watching())
2970                 invoke_rcu_core();
2971
2972         /* If interrupts were disabled or CPU offline, don't invoke RCU core. */
2973         if (irqs_disabled_flags(flags) || cpu_is_offline(smp_processor_id()))
2974                 return;
2975
2976         /*
2977          * Force the grace period if too many callbacks or too long waiting.
2978          * Enforce hysteresis, and don't invoke force_quiescent_state()
2979          * if some other CPU has recently done so.  Also, don't bother
2980          * invoking force_quiescent_state() if the newly enqueued callback
2981          * is the only one waiting for a grace period to complete.
2982          */
2983         if (unlikely(rcu_segcblist_n_cbs(&rdp->cblist) >
2984                      rdp->qlen_last_fqs_check + qhimark)) {
2985
2986                 /* Are we ignoring a completed grace period? */
2987                 note_gp_changes(rsp, rdp);
2988
2989                 /* Start a new grace period if one not already started. */
2990                 if (!rcu_gp_in_progress(rsp)) {
2991                         struct rcu_node *rnp_root = rcu_get_root(rsp);
2992
2993                         raw_spin_lock_rcu_node(rnp_root);
2994                         needwake = rcu_start_gp(rsp);
2995                         raw_spin_unlock_rcu_node(rnp_root);
2996                         if (needwake)
2997                                 rcu_gp_kthread_wake(rsp);
2998                 } else {
2999                         /* Give the grace period a kick. */
3000                         rdp->blimit = LONG_MAX;
3001                         if (rsp->n_force_qs == rdp->n_force_qs_snap &&
3002                             rcu_segcblist_first_pend_cb(&rdp->cblist) != head)
3003                                 force_quiescent_state(rsp);
3004                         rdp->n_force_qs_snap = rsp->n_force_qs;
3005                         rdp->qlen_last_fqs_check = rcu_segcblist_n_cbs(&rdp->cblist);
3006                 }
3007         }
3008 }
3009
3010 /*
3011  * RCU callback function to leak a callback.
3012  */
3013 static void rcu_leak_callback(struct rcu_head *rhp)
3014 {
3015 }
3016
3017 /*
3018  * Helper function for call_rcu() and friends.  The cpu argument will
3019  * normally be -1, indicating "currently running CPU".  It may specify
3020  * a CPU only if that CPU is a no-CBs CPU.  Currently, only _rcu_barrier()
3021  * is expected to specify a CPU.
3022  */
3023 static void
3024 __call_rcu(struct rcu_head *head, rcu_callback_t func,
3025            struct rcu_state *rsp, int cpu, bool lazy)
3026 {
3027         unsigned long flags;
3028         struct rcu_data *rdp;
3029
3030         /* Misaligned rcu_head! */
3031         WARN_ON_ONCE((unsigned long)head & (sizeof(void *) - 1));
3032
3033         if (debug_rcu_head_queue(head)) {
3034                 /*
3035                  * Probable double call_rcu(), so leak the callback.
3036                  * Use rcu:rcu_callback trace event to find the previous
3037                  * time callback was passed to __call_rcu().
3038                  */
3039                 WARN_ONCE(1, "__call_rcu(): Double-freed CB %p->%pF()!!!\n",
3040                           head, head->func);
3041                 WRITE_ONCE(head->func, rcu_leak_callback);
3042                 return;
3043         }
3044         head->func = func;
3045         head->next = NULL;
3046         local_irq_save(flags);
3047         rdp = this_cpu_ptr(rsp->rda);
3048
3049         /* Add the callback to our list. */
3050         if (unlikely(!rcu_segcblist_is_enabled(&rdp->cblist)) || cpu != -1) {
3051                 int offline;
3052
3053                 if (cpu != -1)
3054                         rdp = per_cpu_ptr(rsp->rda, cpu);
3055                 if (likely(rdp->mynode)) {
3056                         /* Post-boot, so this should be for a no-CBs CPU. */
3057                         offline = !__call_rcu_nocb(rdp, head, lazy, flags);
3058                         WARN_ON_ONCE(offline);
3059                         /* Offline CPU, _call_rcu() illegal, leak callback.  */
3060                         local_irq_restore(flags);
3061                         return;
3062                 }
3063                 /*
3064                  * Very early boot, before rcu_init().  Initialize if needed
3065                  * and then drop through to queue the callback.
3066                  */
3067                 BUG_ON(cpu != -1);
3068                 WARN_ON_ONCE(!rcu_is_watching());
3069                 if (rcu_segcblist_empty(&rdp->cblist))
3070                         rcu_segcblist_init(&rdp->cblist);
3071         }
3072         rcu_segcblist_enqueue(&rdp->cblist, head, lazy);
3073         if (!lazy)
3074                 rcu_idle_count_callbacks_posted();
3075
3076         if (__is_kfree_rcu_offset((unsigned long)func))
3077                 trace_rcu_kfree_callback(rsp->name, head, (unsigned long)func,
3078                                          rcu_segcblist_n_lazy_cbs(&rdp->cblist),
3079                                          rcu_segcblist_n_cbs(&rdp->cblist));
3080         else
3081                 trace_rcu_callback(rsp->name, head,
3082                                    rcu_segcblist_n_lazy_cbs(&rdp->cblist),
3083                                    rcu_segcblist_n_cbs(&rdp->cblist));
3084
3085         /* Go handle any RCU core processing required. */
3086         __call_rcu_core(rsp, rdp, head, flags);
3087         local_irq_restore(flags);
3088 }
3089
3090 /**
3091  * call_rcu_sched() - Queue an RCU for invocation after sched grace period.
3092  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
3093  * @func: actual callback function to be invoked after the grace period
3094  *
3095  * The callback function will be invoked some time after a full grace
3096  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
3097  * read-side critical sections have completed. call_rcu_sched() assumes
3098  * that the read-side critical sections end on enabling of preemption
3099  * or on voluntary preemption.
3100  * RCU read-side critical sections are delimited by :
3101  *  - rcu_read_lock_sched() and rcu_read_unlock_sched(), OR
3102  *  - anything that disables preemption.
3103  *
3104  *  These may be nested.
3105  *
3106  * See the description of call_rcu() for more detailed information on
3107  * memory ordering guarantees.
3108  */
3109 void call_rcu_sched(struct rcu_head *head, rcu_callback_t func)
3110 {
3111         __call_rcu(head, func, &rcu_sched_state, -1, 0);
3112 }
3113 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_sched);
3114
3115 /**
3116  * call_rcu_bh() - Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
3117  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
3118  * @func: actual callback function to be invoked after the grace period
3119  *
3120  * The callback function will be invoked some time after a full grace
3121  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
3122  * read-side critical sections have completed. call_rcu_bh() assumes
3123  * that the read-side critical sections end on completion of a softirq
3124  * handler. This means that read-side critical sections in process
3125  * context must not be interrupted by softirqs. This interface is to be
3126  * used when most of the read-side critical sections are in softirq context.
3127  * RCU read-side critical sections are delimited by :
3128  *  - rcu_read_lock() and  rcu_read_unlock(), if in interrupt context.
3129  *  OR
3130  *  - rcu_read_lock_bh() and rcu_read_unlock_bh(), if in process context.
3131  *  These may be nested.
3132  *
3133  * See the description of call_rcu() for more detailed information on
3134  * memory ordering guarantees.
3135  */
3136 void call_rcu_bh(struct rcu_head *head, rcu_callback_t func)
3137 {
3138         __call_rcu(head, func, &rcu_bh_state, -1, 0);
3139 }
3140 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_bh);
3141
3142 /*
3143  * Queue an RCU callback for lazy invocation after a grace period.
3144  * This will likely be later named something like "call_rcu_lazy()",
3145  * but this change will require some way of tagging the lazy RCU
3146  * callbacks in the list of pending callbacks. Until then, this
3147  * function may only be called from __kfree_rcu().
3148  */
3149 void kfree_call_rcu(struct rcu_head *head,
3150                     rcu_callback_t func)
3151 {
3152         __call_rcu(head, func, rcu_state_p, -1, 1);
3153 }
3154 EXPORT_SYMBOL_GPL(kfree_call_rcu);
3155
3156 /*
3157  * Because a context switch is a grace period for RCU-sched and RCU-bh,
3158  * any blocking grace-period wait automatically implies a grace period
3159  * if there is only one CPU online at any point time during execution
3160  * of either synchronize_sched() or synchronize_rcu_bh().  It is OK to
3161  * occasionally incorrectly indicate that there are multiple CPUs online
3162  * when there was in fact only one the whole time, as this just adds
3163  * some overhead: RCU still operates correctly.
3164  */
3165 static inline int rcu_blocking_is_gp(void)
3166 {
3167         int ret;
3168
3169         might_sleep();  /* Check for RCU read-side critical section. */
3170         preempt_disable();
3171         ret = num_online_cpus() <= 1;
3172         preempt_enable();
3173         return ret;
3174 }
3175
3176 /**
3177  * synchronize_sched - wait until an rcu-sched grace period has elapsed.
3178  *
3179  * Control will return to the caller some time after a full rcu-sched
3180  * grace period has elapsed, in other words after all currently executing
3181  * rcu-sched read-side critical sections have completed.   These read-side
3182  * critical sections are delimited by rcu_read_lock_sched() and
3183  * rcu_read_unlock_sched(), and may be nested.  Note that preempt_disable(),
3184  * local_irq_disable(), and so on may be used in place of
3185  * rcu_read_lock_sched().
3186  *
3187  * This means that all preempt_disable code sequences, including NMI and
3188  * non-threaded hardware-interrupt handlers, in progress on entry will
3189  * have completed before this primitive returns.  However, this does not
3190  * guarantee that softirq handlers will have completed, since in some
3191  * kernels, these handlers can run in process context, and can block.
3192  *
3193  * Note that this guarantee implies further memory-ordering guarantees.
3194  * On systems with more than one CPU, when synchronize_sched() returns,
3195  * each CPU is guaranteed to have executed a full memory barrier since the
3196  * end of its last RCU-sched read-side critical section whose beginning
3197  * preceded the call to synchronize_sched().  In addition, each CPU having
3198  * an RCU read-side critical section that extends beyond the return from
3199  * synchronize_sched() is guaranteed to have executed a full memory barrier
3200  * after the beginning of synchronize_sched() and before the beginning of
3201  * that RCU read-side critical section.  Note that these guarantees include
3202  * CPUs that are offline, idle, or executing in user mode, as well as CPUs
3203  * that are executing in the kernel.
3204  *
3205  * Furthermore, if CPU A invoked synchronize_sched(), which returned
3206  * to its caller on CPU B, then both CPU A and CPU B are guaranteed
3207  * to have executed a full memory barrier during the execution of
3208  * synchronize_sched() -- even if CPU A and CPU B are the same CPU (but
3209  * again only if the system has more than one CPU).
3210  */
3211 void synchronize_sched(void)
3212 {
3213         RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) ||
3214                          lock_is_held(&rcu_lock_map) ||
3215                          lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
3216                          "Illegal synchronize_sched() in RCU-sched read-side critical section");
3217         if (rcu_blocking_is_gp())
3218                 return;
3219         if (rcu_gp_is_expedited())
3220                 synchronize_sched_expedited();
3221         else
3222                 wait_rcu_gp(call_rcu_sched);
3223 }
3224 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_sched);
3225
3226 /**
3227  * synchronize_rcu_bh - wait until an rcu_bh grace period has elapsed.
3228  *
3229  * Control will return to the caller some time after a full rcu_bh grace
3230  * period has elapsed, in other words after all currently executing rcu_bh
3231  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
3232  * sections are delimited by rcu_read_lock_bh() and rcu_read_unlock_bh(),
3233  * and may be nested.
3234  *
3235  * See the description of synchronize_sched() for more detailed information
3236  * on memory ordering guarantees.
3237  */
3238 void synchronize_rcu_bh(void)
3239 {
3240         RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) ||
3241                          lock_is_held(&rcu_lock_map) ||
3242                          lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
3243                          "Illegal synchronize_rcu_bh() in RCU-bh read-side critical section");
3244         if (rcu_blocking_is_gp())
3245                 return;
3246         if (rcu_gp_is_expedited())
3247                 synchronize_rcu_bh_expedited();
3248         else
3249                 wait_rcu_gp(call_rcu_bh);
3250 }
3251 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_bh);
3252
3253 /**
3254  * get_state_synchronize_rcu - Snapshot current RCU state
3255  *
3256  * Returns a cookie that is used by a later call to cond_synchronize_rcu()
3257  * to determine whether or not a full grace period has elapsed in the
3258  * meantime.
3259  */
3260 unsigned long get_state_synchronize_rcu(void)
3261 {
3262         /*
3263          * Any prior manipulation of RCU-protected data must happen
3264          * before the load from ->gpnum.
3265          */
3266         smp_mb();  /* ^^^ */
3267
3268         /*
3269          * Make sure this load happens before the purportedly
3270          * time-consuming work between get_state_synchronize_rcu()
3271          * and cond_synchronize_rcu().
3272          */
3273         return smp_load_acquire(&rcu_state_p->gpnum);
3274 }
3275 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_state_synchronize_rcu);
3276
3277 /**
3278  * cond_synchronize_rcu - Conditionally wait for an RCU grace period
3279  *
3280  * @oldstate: return value from earlier call to get_state_synchronize_rcu()
3281  *
3282  * If a full RCU grace period has elapsed since the earlier call to
3283  * get_state_synchronize_rcu(), just return.  Otherwise, invoke
3284  * synchronize_rcu() to wait for a full grace period.
3285  *
3286  * Yes, this function does not take counter wrap into account.  But
3287  * counter wrap is harmless.  If the counter wraps, we have waited for
3288  * more than 2 billion grace periods (and way more on a 64-bit system!),
3289  * so waiting for one additional grace period should be just fine.
3290  */
3291 void cond_synchronize_rcu(unsigned long oldstate)
3292 {
3293         unsigned long newstate;
3294
3295         /*
3296          * Ensure that this load happens before any RCU-destructive
3297          * actions the caller might carry out after we return.
3298          */
3299         newstate = smp_load_acquire(&rcu_state_p->completed);
3300         if (ULONG_CMP_GE(oldstate, newstate))
3301                 synchronize_rcu();
3302 }
3303 EXPORT_SYMBOL_GPL(cond_synchronize_rcu);
3304
3305 /**
3306  * get_state_synchronize_sched - Snapshot current RCU-sched state
3307  *
3308  * Returns a cookie that is used by a later call to cond_synchronize_sched()
3309  * to determine whether or not a full grace period has elapsed in the
3310  * meantime.
3311  */
3312 unsigned long get_state_synchronize_sched(void)
3313 {
3314         /*
3315          * Any prior manipulation of RCU-protected data must happen
3316          * before the load from ->gpnum.
3317          */
3318         smp_mb();  /* ^^^ */
3319