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/rcupdate.h>
  39 #include <linux/interrupt.h>
  40 #include <linux/sched.h>
  41 #include <asm/atomic.h>
  42 #include <linux/bitops.h>
  43 #include <linux/module.h>
  44 #include <linux/completion.h>
  45 #include <linux/moduleparam.h>
  46 #include <linux/percpu.h>
  47 #include <linux/notifier.h>
  48 #include <linux/rcupdate.h>
  49 #include <linux/cpu.h>
  50
  51 /* Definition for rcupdate control block. */
  52 struct rcu_ctrlblk rcu_ctrlblk = {
  53         .cur = -300,
  54         .completed = -300,
  55         .lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
  56         .cpumask = CPU_MASK_NONE,
  57 };
  58 struct rcu_ctrlblk rcu_bh_ctrlblk = {
  59         .cur = -300,
  60         .completed = -300,
  61         .lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED,
  62         .cpumask = CPU_MASK_NONE,
  63 };
  64
  65 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_data) = { 0L };
  66 DEFINE_PER_CPU(struct rcu_data, rcu_bh_data) = { 0L };
  67
  68 /* Fake initialization required by compiler */
  69 static DEFINE_PER_CPU(struct tasklet_struct, rcu_tasklet) = {NULL};
  70 static int blimit = 10;
  71 static int qhimark = 10000;
  72 static int qlowmark = 100;
  73 #ifdef CONFIG_SMP
  74 static int rsinterval = 1000;
  75 #endif
  76
  77 static atomic_t rcu_barrier_cpu_count;
  78 static struct semaphore rcu_barrier_sema;
  79 static struct completion rcu_barrier_completion;
  80
  81 #ifdef CONFIG_SMP
  82 static void force_quiescent_state(struct rcu_data *rdp,
  83                         struct rcu_ctrlblk *rcp)
  84 {
  85         int cpu;
  86         cpumask_t cpumask;
  87         set_need_resched();
  88         if (unlikely(rdp->qlen - rdp->last_rs_qlen > rsinterval)) {
  89                 rdp->last_rs_qlen = rdp->qlen;
  90                 /*
  91                  * Don't send IPI to itself. With irqs disabled,
  92                  * rdp->cpu is the current cpu.
  93                  */
  94                 cpumask = rcp->cpumask;
  95                 cpu_clear(rdp->cpu, cpumask);
  96                 for_each_cpu_mask(cpu, cpumask)
  97                         smp_send_reschedule(cpu);
  98         }
  99 }
 100 #else
 101 static inline void force_quiescent_state(struct rcu_data *rdp,
 102                         struct rcu_ctrlblk *rcp)
 103 {
 104         set_need_resched();
 105 }
 106 #endif
 107
 108 /**
 109  * call_rcu - Queue an RCU callback for invocation after a grace period.
 110  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
 111  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
 112  *
 113  * The update function will be invoked some time after a full grace
 114  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
 115  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
 116  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
 117  * and may be nested.
 118  */
 119 void fastcall call_rcu(struct rcu_head *head,
 120                                 void (*func)(struct rcu_head *rcu))
 121 {
 122         unsigned long flags;
 123         struct rcu_data *rdp;
 124
 125         head->func = func;
 126         head->next = NULL;
 127         local_irq_save(flags);
 128         rdp = &__get_cpu_var(rcu_data);
 129         *rdp->nxttail = head;
 130         rdp->nxttail = &head->next;
 131         if (unlikely(++rdp->qlen > qhimark)) {
 132                 rdp->blimit = INT_MAX;
 133                 force_quiescent_state(rdp, &rcu_ctrlblk);
 134         }
 135         local_irq_restore(flags);
 136 }
 137
 138 /**
 139  * call_rcu_bh - Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
 140  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
 141  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
 142  *
 143  * The update function will be invoked some time after a full grace
 144  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
 145  * read-side critical sections have completed. call_rcu_bh() assumes
 146  * that the read-side critical sections end on completion of a softirq
 147  * handler. This means that read-side critical sections in process
 148  * context must not be interrupted by softirqs. This interface is to be
 149  * used when most of the read-side critical sections are in softirq context.
 150  * RCU read-side critical sections are delimited by rcu_read_lock() and
 151  * rcu_read_unlock(), * if in interrupt context or rcu_read_lock_bh()
 152  * and rcu_read_unlock_bh(), if in process context. These may be nested.
 153  */
 154 void fastcall call_rcu_bh(struct rcu_head *head,
 155                                 void (*func)(struct rcu_head *rcu))
 156 {
 157         unsigned long flags;
 158         struct rcu_data *rdp;
 159
 160         head->func = func;
 161         head->next = NULL;
 162         local_irq_save(flags);
 163         rdp = &__get_cpu_var(rcu_bh_data);
 164         *rdp->nxttail = head;
 165         rdp->nxttail = &head->next;
 166
 167         if (unlikely(++rdp->qlen > qhimark)) {
 168                 rdp->blimit = INT_MAX;
 169                 force_quiescent_state(rdp, &rcu_bh_ctrlblk);
 170         }
 171
 172         local_irq_restore(flags);
 173 }
 174
 175 /*
 176  * Return the number of RCU batches processed thus far.  Useful
 177  * for debug and statistics.
 178  */
 179 long rcu_batches_completed(void)
 180 {
 181         return rcu_ctrlblk.completed;
 182 }
 183
 184 static void rcu_barrier_callback(struct rcu_head *notused)
 185 {
 186         if (atomic_dec_and_test(&rcu_barrier_cpu_count))
 187                 complete(&rcu_barrier_completion);
 188 }
 189
 190 /*
 191  * Called with preemption disabled, and from cross-cpu IRQ context.
 192  */
 193 static void rcu_barrier_func(void *notused)
 194 {
 195         int cpu = smp_processor_id();
 196         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_data, cpu);
 197         struct rcu_head *head;
 198
 199         head = &rdp->barrier;
 200         atomic_inc(&rcu_barrier_cpu_count);
 201         call_rcu(head, rcu_barrier_callback);
 202 }
 203
 204 /**
 205  * rcu_barrier - Wait until all the in-flight RCUs are complete.
 206  */
 207 void rcu_barrier(void)
 208 {
 209         BUG_ON(in_interrupt());
 210         /* Take cpucontrol semaphore to protect against CPU hotplug */
 211         down(&rcu_barrier_sema);
 212         init_completion(&rcu_barrier_completion);
 213         atomic_set(&rcu_barrier_cpu_count, 0);
 214         on_each_cpu(rcu_barrier_func, NULL, 0, 1);
 215         wait_for_completion(&rcu_barrier_completion);
 216         up(&rcu_barrier_sema);
 217 }
 218 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier);
 219
 220 /*
 221  * Invoke the completed RCU callbacks. They are expected to be in
 222  * a per-cpu list.
 223  */
 224 static void rcu_do_batch(struct rcu_data *rdp)
 225 {
 226         struct rcu_head *next, *list;
 227         int count = 0;
 228
 229         list = rdp->donelist;
 230         while (list) {
 231                 next = rdp->donelist = list->next;
 232                 list->func(list);
 233                 list = next;
 234                 rdp->qlen--;
 235                 if (++count >= rdp->blimit)
 236                         break;
 237         }
 238         if (rdp->blimit == INT_MAX && rdp->qlen <= qlowmark)
 239                 rdp->blimit = blimit;
 240         if (!rdp->donelist)
 241                 rdp->donetail = &rdp->donelist;
 242         else
 243                 tasklet_schedule(&per_cpu(rcu_tasklet, rdp->cpu));
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Grace period handling:
 248  * The grace period handling consists out of two steps:
 249  * - A new grace period is started.
 250  *   This is done by rcu_start_batch. The start is not broadcasted to
 251  *   all cpus, they must pick this up by comparing rcp->cur with
 252  *   rdp->quiescbatch. All cpus are recorded  in the
 253  *   rcu_ctrlblk.cpumask bitmap.
 254  * - All cpus must go through a quiescent state.
 255  *   Since the start of the grace period is not broadcasted, at least two
 256  *   calls to rcu_check_quiescent_state are required:
 257  *   The first call just notices that a new grace period is running. The
 258  *   following calls check if there was a quiescent state since the beginning
 259  *   of the grace period. If so, it updates rcu_ctrlblk.cpumask. If
 260  *   the bitmap is empty, then the grace period is completed.
 261  *   rcu_check_quiescent_state calls rcu_start_batch(0) to start the next grace
 262  *   period (if necessary).
 263  */
 264 /*
 265  * Register a new batch of callbacks, and start it up if there is currently no
 266  * active batch and the batch to be registered has not already occurred.
 267  * Caller must hold rcu_ctrlblk.lock.
 268  */
 269 static void rcu_start_batch(struct rcu_ctrlblk *rcp)
 270 {
 271         if (rcp->next_pending &&
 272                         rcp->completed == rcp->cur) {
 273                 rcp->next_pending = 0;
 274                 /*
 275                  * next_pending == 0 must be visible in
 276                  * __rcu_process_callbacks() before it can see new value of cur.
 277                  */
 278                 smp_wmb();
 279                 rcp->cur++;
 280
 281                 /*
 282                  * Accessing nohz_cpu_mask before incrementing rcp->cur needs a
 283                  * Barrier  Otherwise it can cause tickless idle CPUs to be
 284                  * included in rcp->cpumask, which will extend graceperiods
 285                  * unnecessarily.
 286                  */
 287                 smp_mb();
 288                 cpus_andnot(rcp->cpumask, cpu_online_map, nohz_cpu_mask);
 289
 290         }
 291 }
 292
 293 /*
 294  * cpu went through a quiescent state since the beginning of the grace period.
 295  * Clear it from the cpu mask and complete the grace period if it was the last
 296  * cpu. Start another grace period if someone has further entries pending
 297  */
 298 static void cpu_quiet(int cpu, struct rcu_ctrlblk *rcp)
 299 {
 300         cpu_clear(cpu, rcp->cpumask);
 301         if (cpus_empty(rcp->cpumask)) {
 302                 /* batch completed ! */
 303                 rcp->completed = rcp->cur;
 304                 rcu_start_batch(rcp);
 305         }
 306 }
 307
 308 /*
 309  * Check if the cpu has gone through a quiescent state (say context
 310  * switch). If so and if it already hasn't done so in this RCU
 311  * quiescent cycle, then indicate that it has done so.
 312  */
 313 static void rcu_check_quiescent_state(struct rcu_ctrlblk *rcp,
 314                                         struct rcu_data *rdp)
 315 {
 316         if (rdp->quiescbatch != rcp->cur) {
 317                 /* start new grace period: */
 318                 rdp->qs_pending = 1;
 319                 rdp->passed_quiesc = 0;
 320                 rdp->quiescbatch = rcp->cur;
 321                 return;
 322         }
 323
 324         /* Grace period already completed for this cpu?
 325          * qs_pending is checked instead of the actual bitmap to avoid
 326          * cacheline trashing.
 327          */
 328         if (!rdp->qs_pending)
 329                 return;
 330
 331         /*
 332          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
 333          * period? If no, then exit and wait for the next call.
 334          */
 335         if (!rdp->passed_quiesc)
 336                 return;
 337         rdp->qs_pending = 0;
 338
 339         spin_lock(&rcp->lock);
 340         /*
 341          * rdp->quiescbatch/rcp->cur and the cpu bitmap can come out of sync
 342          * during cpu startup. Ignore the quiescent state.
 343          */
 344         if (likely(rdp->quiescbatch == rcp->cur))
 345                 cpu_quiet(rdp->cpu, rcp);
 346
 347         spin_unlock(&rcp->lock);
 348 }
 349
 350
 351 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 352
 353 /* warning! helper for rcu_offline_cpu. do not use elsewhere without reviewing
 354  * locking requirements, the list it's pulling from has to belong to a cpu
 355  * which is dead and hence not processing interrupts.
 356  */
 357 static void rcu_move_batch(struct rcu_data *this_rdp, struct rcu_head *list,
 358                                 struct rcu_head **tail)
 359 {
 360         local_irq_disable();
 361         *this_rdp->nxttail = list;
 362         if (list)
 363                 this_rdp->nxttail = tail;
 364         local_irq_enable();
 365 }
 366
 367 static void __rcu_offline_cpu(struct rcu_data *this_rdp,
 368                                 struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_data *rdp)
 369 {
 370         /* if the cpu going offline owns the grace period
 371          * we can block indefinitely waiting for it, so flush
 372          * it here
 373          */
 374         spin_lock_bh(&rcp->lock);
 375         if (rcp->cur != rcp->completed)
 376                 cpu_quiet(rdp->cpu, rcp);
 377         spin_unlock_bh(&rcp->lock);
 378         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->curlist, rdp->curtail);
 379         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->nxtlist, rdp->nxttail);
 380         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->donelist, rdp->donetail);
 381 }
 382
 383 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
 384 {
 385         struct rcu_data *this_rdp = &get_cpu_var(rcu_data);
 386         struct rcu_data *this_bh_rdp = &get_cpu_var(rcu_bh_data);
 387
 388         __rcu_offline_cpu(this_rdp, &rcu_ctrlblk,
 389                                         &per_cpu(rcu_data, cpu));
 390         __rcu_offline_cpu(this_bh_rdp, &rcu_bh_ctrlblk,
 391                                         &per_cpu(rcu_bh_data, cpu));
 392         put_cpu_var(rcu_data);
 393         put_cpu_var(rcu_bh_data);
 394         tasklet_kill_immediate(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu), cpu);
 395 }
 396
 397 #else
 398
 399 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
 400 {
 401 }
 402
 403 #endif
 404
 405 /*
 406  * This does the RCU processing work from tasklet context.
 407  */
 408 static void __rcu_process_callbacks(struct rcu_ctrlblk *rcp,
 409                                         struct rcu_data *rdp)
 410 {
 411         if (rdp->curlist && !rcu_batch_before(rcp->completed, rdp->batch)) {
 412                 *rdp->donetail = rdp->curlist;
 413                 rdp->donetail = rdp->curtail;
 414                 rdp->curlist = NULL;
 415                 rdp->curtail = &rdp->curlist;
 416         }
 417
 418         local_irq_disable();
 419         if (rdp->nxtlist && !rdp->curlist) {
 420                 rdp->curlist = rdp->nxtlist;
 421                 rdp->curtail = rdp->nxttail;
 422                 rdp->nxtlist = NULL;
 423                 rdp->nxttail = &rdp->nxtlist;
 424                 local_irq_enable();
 425
 426                 /*
 427                  * start the next batch of callbacks
 428                  */
 429
 430                 /* determine batch number */
 431                 rdp->batch = rcp->cur + 1;
 432                 /* see the comment and corresponding wmb() in
 433                  * the rcu_start_batch()
 434                  */
 435                 smp_rmb();
 436
 437                 if (!rcp->next_pending) {
 438                         /* and start it/schedule start if it's a new batch */
 439                         spin_lock(&rcp->lock);
 440                         rcp->next_pending = 1;
 441                         rcu_start_batch(rcp);
 442                         spin_unlock(&rcp->lock);
 443                 }
 444         } else {
 445                 local_irq_enable();
 446         }
 447         rcu_check_quiescent_state(rcp, rdp);
 448         if (rdp->donelist)
 449                 rcu_do_batch(rdp);
 450 }
 451
 452 static void rcu_process_callbacks(unsigned long unused)
 453 {
 454         __rcu_process_callbacks(&rcu_ctrlblk, &__get_cpu_var(rcu_data));
 455         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_ctrlblk, &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
 456 }
 457
 458 static int __rcu_pending(struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_data *rdp)
 459 {
 460         /* This cpu has pending rcu entries and the grace period
 461          * for them has completed.
 462          */
 463         if (rdp->curlist && !rcu_batch_before(rcp->completed, rdp->batch))
 464                 return 1;
 465
 466         /* This cpu has no pending entries, but there are new entries */
 467         if (!rdp->curlist && rdp->nxtlist)
 468                 return 1;
 469
 470         /* This cpu has finished callbacks to invoke */
 471         if (rdp->donelist)
 472                 return 1;
 473
 474         /* The rcu core waits for a quiescent state from the cpu */
 475         if (rdp->quiescbatch != rcp->cur || rdp->qs_pending)
 476                 return 1;
 477
 478         /* nothing to do */
 479         return 0;
 480 }
 481
 482 int rcu_pending(int cpu)
 483 {
 484         return __rcu_pending(&rcu_ctrlblk, &per_cpu(rcu_data, cpu)) ||
 485                 __rcu_pending(&rcu_bh_ctrlblk, &per_cpu(rcu_bh_data, cpu));
 486 }
 487
 488 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
 489 {
 490         if (user ||
 491             (idle_cpu(cpu) && !in_softirq() &&
 492                                 hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
 493                 rcu_qsctr_inc(cpu);
 494                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
 495         } else if (!in_softirq())
 496                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
 497         tasklet_schedule(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu));
 498 }
 499
 500 static void rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_ctrlblk *rcp,
 501                                                 struct rcu_data *rdp)
 502 {
 503         memset(rdp, 0, sizeof(*rdp));
 504         rdp->curtail = &rdp->curlist;
 505         rdp->nxttail = &rdp->nxtlist;
 506         rdp->donetail = &rdp->donelist;
 507         rdp->quiescbatch = rcp->completed;
 508         rdp->qs_pending = 0;
 509         rdp->cpu = cpu;
 510         rdp->blimit = blimit;
 511 }
 512
 513 static void __devinit rcu_online_cpu(int cpu)
 514 {
 515         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_data, cpu);
 516         struct rcu_data *bh_rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
 517
 518         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_ctrlblk, rdp);
 519         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_ctrlblk, bh_rdp);
 520         tasklet_init(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu), rcu_process_callbacks, 0UL);
 521 }
 522
 523 static int __devinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
 524                                 unsigned long action, void *hcpu)
 525 {
 526         long cpu = (long)hcpu;
 527         switch (action) {
 528         case CPU_UP_PREPARE:
 529                 rcu_online_cpu(cpu);
 530                 break;
 531         case CPU_DEAD:
 532                 rcu_offline_cpu(cpu);
 533                 break;
 534         default:
 535                 break;
 536         }
 537         return NOTIFY_OK;
 538 }
 539
 540 static struct notifier_block __devinitdata rcu_nb = {
 541         .notifier_call  = rcu_cpu_notify,
 542 };
 543
 544 /*
 545  * Initializes rcu mechanism.  Assumed to be called early.
 546  * That is before local timer(SMP) or jiffie timer (uniproc) is setup.
 547  * Note that rcu_qsctr and friends are implicitly
 548  * initialized due to the choice of ``0'' for RCU_CTR_INVALID.
 549  */
 550 void __init rcu_init(void)
 551 {
 552         sema_init(&rcu_barrier_sema, 1);
 553         rcu_cpu_notify(&rcu_nb, CPU_UP_PREPARE,
 554                         (void *)(long)smp_processor_id());
 555         /* Register notifier for non-boot CPUs */
 556         register_cpu_notifier(&rcu_nb);
 557 }
 558
 559 struct rcu_synchronize {
 560         struct rcu_head head;
 561         struct completion completion;
 562 };
 563
 564 /* Because of FASTCALL declaration of complete, we use this wrapper */
 565 static void wakeme_after_rcu(struct rcu_head  *head)
 566 {
 567         struct rcu_synchronize *rcu;
 568
 569         rcu = container_of(head, struct rcu_synchronize, head);
 570         complete(&rcu->completion);
 571 }
 572
 573 /**
 574  * synchronize_rcu - wait until a grace period has elapsed.
 575  *
 576  * Control will return to the caller some time after a full grace
 577  * period has elapsed, in other words after all currently executing RCU
 578  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
 579  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
 580  * and may be nested.
 581  *
 582  * If your read-side code is not protected by rcu_read_lock(), do -not-
 583  * use synchronize_rcu().
 584  */
 585 void synchronize_rcu(void)
 586 {
 587         struct rcu_synchronize rcu;
 588
 589         init_completion(&rcu.completion);
 590         /* Will wake me after RCU finished */
 591         call_rcu(&rcu.head, wakeme_after_rcu);
 592
 593         /* Wait for it */
 594         wait_for_completion(&rcu.completion);
 595 }
 596
 597 /*
 598  * Deprecated, use synchronize_rcu() or synchronize_sched() instead.
 599  */
 600 void synchronize_kernel(void)
 601 {
 602         synchronize_rcu();
 603 }
 604
 605 module_param(blimit, int, 0);
 606 module_param(qhimark, int, 0);
 607 module_param(qlowmark, int, 0);
 608 #ifdef CONFIG_SMP
 609 module_param(rsinterval, int, 0);
 610 #endif
 611 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed);
 612 EXPORT_SYMBOL(call_rcu);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */
 613 EXPORT_SYMBOL(call_rcu_bh);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */
 614 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu);
 615 EXPORT_SYMBOL(synchronize_kernel);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */