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