git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - kernel/rcupdate.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, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
  17  *
  18  * Copyright (C) IBM Corporation, 2001
  19  *
  20  * Authors: Dipankar Sarma <dipankar@in.ibm.com>
  21  *          Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
  22  *
  23  * Based on the original work by Paul McKenney <paulmck@us.ibm.com>
  24  * and inputs from Rusty Russell, Andrea Arcangeli and Andi Kleen.
  25  * Papers:
  26  * http://www.rdrop.com/users/paulmck/paper/rclockpdcsproof.pdf
  27  * http://lse.sourceforge.net/locking/rclock_OLS.2001.05.01c.sc.pdf (OLS2001)
  28  *
  29  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
  30  *              http://lse.sourceforge.net/locking/rcupdate.html
  31  *
  32  */
  33 #include <linux/types.h>
  34 #include <linux/kernel.h>
  35 #include <linux/init.h>
  36 #include <linux/spinlock.h>
  37 #include <linux/smp.h>
  38 #include <linux/interrupt.h>
  39 #include <linux/sched.h>
  40 #include <asm/atomic.h>
  41 #include <linux/bitops.h>
  42 #include <linux/module.h>
  43 #include <linux/completion.h>
  44 #include <linux/moduleparam.h>
  45 #include <linux/percpu.h>
  46 #include <linux/notifier.h>
  47 #include <linux/rcupdate.h>
  48 #include <linux/cpu.h>
  49
  50 /* Definition for rcupdate control block. */
  51 struct rcu_ctrlblk rcu_ctrlblk =
  52         { .cur = -300, .completed = -300 };
  53 struct rcu_ctrlblk rcu_bh_ctrlblk =
  54         { .cur = -300, .completed = -300 };
  55
  56 /* Bookkeeping of the progress of the grace period */
  57 struct rcu_state {
  58         spinlock_t      lock; /* Guard this struct and writes to rcu_ctrlblk */
  59         cpumask_t       cpumask; /* CPUs that need to switch in order    */
  60                                       /* for current batch to proceed.        */
  61 };
  62
  63 static struct rcu_state rcu_state ____cacheline_maxaligned_in_smp =
  64           {.lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED, .cpumask = CPU_MASK_NONE };
  65 static struct rcu_state rcu_bh_state ____cacheline_maxaligned_in_smp =
  66           {.lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED, .cpumask = CPU_MASK_NONE };
  67
  68 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_data) = { 0L };
  69 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data) = { 0L };
  70
  71 /* Fake initialization required by compiler */
  72 static DEFINE_PER_CPU(struct tasklet_struct, rcu_tasklet) = {NULL};
  73 static int maxbatch = 10;
  74
  75 /**
  76  * call_rcu - Queue an RCU callback for invocation after a grace period.
  77  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
  78  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
  79  *
  80  * The update function will be invoked some time after a full grace
  81  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
  82  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
  83  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
  84  * and may be nested.
  85  */
  86 void fastcall call_rcu(struct rcu_head *head,
  87                                 void (*func)(struct rcu_head *rcu))
  88 {
  89         unsigned long flags;
  90         struct rcu_data *rdp;
  91
  92         head->func = func;
  93         head->next = NULL;
  94         local_irq_save(flags);
  95         rdp = &__get_cpu_var(rcu_data);
  96         *rdp->nxttail = head;
  97         rdp->nxttail = &head->next;
  98         local_irq_restore(flags);
  99 }
 100
 101 /**
 102  * call_rcu_bh - Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
 103  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
 104  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
 105  *
 106  * The update function will be invoked some time after a full grace
 107  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
 108  * read-side critical sections have completed. call_rcu_bh() assumes
 109  * that the read-side critical sections end on completion of a softirq
 110  * handler. This means that read-side critical sections in process
 111  * context must not be interrupted by softirqs. This interface is to be
 112  * used when most of the read-side critical sections are in softirq context.
 113  * RCU read-side critical sections are delimited by rcu_read_lock() and
 114  * rcu_read_unlock(), * if in interrupt context or rcu_read_lock_bh()
 115  * and rcu_read_unlock_bh(), if in process context. These may be nested.
 116  */
 117 void fastcall call_rcu_bh(struct rcu_head *head,
 118                                 void (*func)(struct rcu_head *rcu))
 119 {
 120         unsigned long flags;
 121         struct rcu_data *rdp;
 122
 123         head->func = func;
 124         head->next = NULL;
 125         local_irq_save(flags);
 126         rdp = &__get_cpu_var(rcu_bh_data);
 127         *rdp->nxttail = head;
 128         rdp->nxttail = &head->next;
 129         local_irq_restore(flags);
 130 }
 131
 132 /*
 133  * Invoke the completed RCU callbacks. They are expected to be in
 134  * a per-cpu list.
 135  */
 136 static void rcu_do_batch(struct rcu_data *rdp)
 137 {
 138         struct rcu_head *next, *list;
 139         int count = 0;
 140
 141         list = rdp->donelist;
 142         while (list) {
 143                 next = rdp->donelist = list->next;
 144                 list->func(list);
 145                 list = next;
 146                 if (++count >= maxbatch)
 147                         break;
 148         }
 149         if (!rdp->donelist)
 150                 rdp->donetail = &rdp->donelist;
 151         else
 152                 tasklet_schedule(&per_cpu(rcu_tasklet, rdp->cpu));
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Grace period handling:
 157  * The grace period handling consists out of two steps:
 158  * - A new grace period is started.
 159  *   This is done by rcu_start_batch. The start is not broadcasted to
 160  *   all cpus, they must pick this up by comparing rcp->cur with
 161  *   rdp->quiescbatch. All cpus are recorded  in the
 162  *   rcu_state.cpumask bitmap.
 163  * - All cpus must go through a quiescent state.
 164  *   Since the start of the grace period is not broadcasted, at least two
 165  *   calls to rcu_check_quiescent_state are required:
 166  *   The first call just notices that a new grace period is running. The
 167  *   following calls check if there was a quiescent state since the beginning
 168  *   of the grace period. If so, it updates rcu_state.cpumask. If
 169  *   the bitmap is empty, then the grace period is completed.
 170  *   rcu_check_quiescent_state calls rcu_start_batch(0) to start the next grace
 171  *   period (if necessary).
 172  */
 173 /*
 174  * Register a new batch of callbacks, and start it up if there is currently no
 175  * active batch and the batch to be registered has not already occurred.
 176  * Caller must hold rcu_state.lock.
 177  */
 178 static void rcu_start_batch(struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_state *rsp,
 179                                 int next_pending)
 180 {
 181         if (next_pending)
 182                 rcp->next_pending = 1;
 183
 184         if (rcp->next_pending &&
 185                         rcp->completed == rcp->cur) {
 186                 /* Can't change, since spin lock held. */
 187                 cpus_andnot(rsp->cpumask, cpu_online_map, nohz_cpu_mask);
 188
 189                 rcp->next_pending = 0;
 190                 /* next_pending == 0 must be visible in __rcu_process_callbacks()
 191                  * before it can see new value of cur.
 192                  */
 193                 smp_wmb();
 194                 rcp->cur++;
 195         }
 196 }
 197
 198 /*
 199  * cpu went through a quiescent state since the beginning of the grace period.
 200  * Clear it from the cpu mask and complete the grace period if it was the last
 201  * cpu. Start another grace period if someone has further entries pending
 202  */
 203 static void cpu_quiet(int cpu, struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_state *rsp)
 204 {
 205         cpu_clear(cpu, rsp->cpumask);
 206         if (cpus_empty(rsp->cpumask)) {
 207                 /* batch completed ! */
 208                 rcp->completed = rcp->cur;
 209                 rcu_start_batch(rcp, rsp, 0);
 210         }
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Check if the cpu has gone through a quiescent state (say context
 215  * switch). If so and if it already hasn't done so in this RCU
 216  * quiescent cycle, then indicate that it has done so.
 217  */
 218 static void rcu_check_quiescent_state(struct rcu_ctrlblk *rcp,
 219                         struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
 220 {
 221         if (rdp->quiescbatch != rcp->cur) {
 222                 /* start new grace period: */
 223                 rdp->qs_pending = 1;
 224                 rdp->passed_quiesc = 0;
 225                 rdp->quiescbatch = rcp->cur;
 226                 return;
 227         }
 228
 229         /* Grace period already completed for this cpu?
 230          * qs_pending is checked instead of the actual bitmap to avoid
 231          * cacheline trashing.
 232          */
 233         if (!rdp->qs_pending)
 234                 return;
 235
 236         /*
 237          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
 238          * period? If no, then exit and wait for the next call.
 239          */
 240         if (!rdp->passed_quiesc)
 241                 return;
 242         rdp->qs_pending = 0;
 243
 244         spin_lock(&rsp->lock);
 245         /*
 246          * rdp->quiescbatch/rcp->cur and the cpu bitmap can come out of sync
 247          * during cpu startup. Ignore the quiescent state.
 248          */
 249         if (likely(rdp->quiescbatch == rcp->cur))
 250                 cpu_quiet(rdp->cpu, rcp, rsp);
 251
 252         spin_unlock(&rsp->lock);
 253 }
 254
 255
 256 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 257
 258 /* warning! helper for rcu_offline_cpu. do not use elsewhere without reviewing
 259  * locking requirements, the list it's pulling from has to belong to a cpu
 260  * which is dead and hence not processing interrupts.
 261  */
 262 static void rcu_move_batch(struct rcu_data *this_rdp, struct rcu_head *list,
 263                                 struct rcu_head **tail)
 264 {
 265         local_irq_disable();
 266         *this_rdp->nxttail = list;
 267         if (list)
 268                 this_rdp->nxttail = tail;
 269         local_irq_enable();
 270 }
 271
 272 static void __rcu_offline_cpu(struct rcu_data *this_rdp,
 273         struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
 274 {
 275         /* if the cpu going offline owns the grace period
 276          * we can block indefinitely waiting for it, so flush
 277          * it here
 278          */
 279         spin_lock_bh(&rsp->lock);
 280         if (rcp->cur != rcp->completed)
 281                 cpu_quiet(rdp->cpu, rcp, rsp);
 282         spin_unlock_bh(&rsp->lock);
 283         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->curlist, rdp->curtail);
 284         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->nxtlist, rdp->nxttail);
 285
 286 }
 287 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
 288 {
 289         struct rcu_data *this_rdp = &get_cpu_var(rcu_data);
 290         struct rcu_data *this_bh_rdp = &get_cpu_var(rcu_bh_data);
 291
 292         __rcu_offline_cpu(this_rdp, &rcu_ctrlblk, &rcu_state,
 293                                         &per_cpu(rcu_data, cpu));
 294         __rcu_offline_cpu(this_bh_rdp, &rcu_bh_ctrlblk, &rcu_bh_state,
 295                                         &per_cpu(rcu_bh_data, cpu));
 296         put_cpu_var(rcu_data);
 297         put_cpu_var(rcu_bh_data);
 298         tasklet_kill_immediate(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu), cpu);
 299 }
 300
 301 #else
 302
 303 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
 304 {
 305 }
 306
 307 #endif
 308
 309 /*
 310  * This does the RCU processing work from tasklet context.
 311  */
 312 static void __rcu_process_callbacks(struct rcu_ctrlblk *rcp,
 313                         struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
 314 {
 315         if (rdp->curlist && !rcu_batch_before(rcp->completed, rdp->batch)) {
 316                 *rdp->donetail = rdp->curlist;
 317                 rdp->donetail = rdp->curtail;
 318                 rdp->curlist = NULL;
 319                 rdp->curtail = &rdp->curlist;
 320         }
 321
 322         local_irq_disable();
 323         if (rdp->nxtlist && !rdp->curlist) {
 324                 rdp->curlist = rdp->nxtlist;
 325                 rdp->curtail = rdp->nxttail;
 326                 rdp->nxtlist = NULL;
 327                 rdp->nxttail = &rdp->nxtlist;
 328                 local_irq_enable();
 329
 330                 /*
 331                  * start the next batch of callbacks
 332                  */
 333
 334                 /* determine batch number */
 335                 rdp->batch = rcp->cur + 1;
 336                 /* see the comment and corresponding wmb() in
 337                  * the rcu_start_batch()
 338                  */
 339                 smp_rmb();
 340
 341                 if (!rcp->next_pending) {
 342                         /* and start it/schedule start if it's a new batch */
 343                         spin_lock(&rsp->lock);
 344                         rcu_start_batch(rcp, rsp, 1);
 345                         spin_unlock(&rsp->lock);
 346                 }
 347         } else {
 348                 local_irq_enable();
 349         }
 350         rcu_check_quiescent_state(rcp, rsp, rdp);
 351         if (rdp->donelist)
 352                 rcu_do_batch(rdp);
 353 }
 354
 355 static void rcu_process_callbacks(unsigned long unused)
 356 {
 357         __rcu_process_callbacks(&rcu_ctrlblk, &rcu_state,
 358                                 &__get_cpu_var(rcu_data));
 359         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_ctrlblk, &rcu_bh_state,
 360                                 &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
 361 }
 362
 363 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
 364 {
 365         if (user ||
 366             (idle_cpu(cpu) && !in_softirq() &&
 367                                 hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
 368                 rcu_qsctr_inc(cpu);
 369                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
 370         } else if (!in_softirq())
 371                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
 372         tasklet_schedule(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu));
 373 }
 374
 375 static void rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_ctrlblk *rcp,
 376                                                 struct rcu_data *rdp)
 377 {
 378         memset(rdp, 0, sizeof(*rdp));
 379         rdp->curtail = &rdp->curlist;
 380         rdp->nxttail = &rdp->nxtlist;
 381         rdp->donetail = &rdp->donelist;
 382         rdp->quiescbatch = rcp->completed;
 383         rdp->qs_pending = 0;
 384         rdp->cpu = cpu;
 385 }
 386
 387 static void __devinit rcu_online_cpu(int cpu)
 388 {
 389         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_data, cpu);
 390         struct rcu_data *bh_rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
 391
 392         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_ctrlblk, rdp);
 393         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_ctrlblk, bh_rdp);
 394         tasklet_init(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu), rcu_process_callbacks, 0UL);
 395 }
 396
 397 static int __devinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
 398                                 unsigned long action, void *hcpu)
 399 {
 400         long cpu = (long)hcpu;
 401         switch (action) {
 402         case CPU_UP_PREPARE:
 403                 rcu_online_cpu(cpu);
 404                 break;
 405         case CPU_DEAD:
 406                 rcu_offline_cpu(cpu);
 407                 break;
 408         default:
 409                 break;
 410         }
 411         return NOTIFY_OK;
 412 }
 413
 414 static struct notifier_block __devinitdata rcu_nb = {
 415         .notifier_call  = rcu_cpu_notify,
 416 };
 417
 418 /*
 419  * Initializes rcu mechanism.  Assumed to be called early.
 420  * That is before local timer(SMP) or jiffie timer (uniproc) is setup.
 421  * Note that rcu_qsctr and friends are implicitly
 422  * initialized due to the choice of ``0'' for RCU_CTR_INVALID.
 423  */
 424 void __init rcu_init(void)
 425 {
 426         rcu_cpu_notify(&rcu_nb, CPU_UP_PREPARE,
 427                         (void *)(long)smp_processor_id());
 428         /* Register notifier for non-boot CPUs */
 429         register_cpu_notifier(&rcu_nb);
 430 }
 431
 432 struct rcu_synchronize {
 433         struct rcu_head head;
 434         struct completion completion;
 435 };
 436
 437 /* Because of FASTCALL declaration of complete, we use this wrapper */
 438 static void wakeme_after_rcu(struct rcu_head  *head)
 439 {
 440         struct rcu_synchronize *rcu;
 441
 442         rcu = container_of(head, struct rcu_synchronize, head);
 443         complete(&rcu->completion);
 444 }
 445
 446 /**
 447  * synchronize_rcu - wait until a grace period has elapsed.
 448  *
 449  * Control will return to the caller some time after a full grace
 450  * period has elapsed, in other words after all currently executing RCU
 451  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
 452  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
 453  * and may be nested.
 454  *
 455  * If your read-side code is not protected by rcu_read_lock(), do -not-
 456  * use synchronize_rcu().
 457  */
 458 void synchronize_rcu(void)
 459 {
 460         struct rcu_synchronize rcu;
 461
 462         init_completion(&rcu.completion);
 463         /* Will wake me after RCU finished */
 464         call_rcu(&rcu.head, wakeme_after_rcu);
 465
 466         /* Wait for it */
 467         wait_for_completion(&rcu.completion);
 468 }
 469
 470 /*
 471  * Deprecated, use synchronize_rcu() or synchronize_sched() instead.
 472  */
 473 void synchronize_kernel(void)
 474 {
 475         synchronize_rcu();
 476 }
 477
 478 module_param(maxbatch, int, 0);
 479 EXPORT_SYMBOL(call_rcu);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */
 480 EXPORT_SYMBOL(call_rcu_bh);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */
 481 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu);
 482 EXPORT_SYMBOL(synchronize_kernel);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */