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/rcuref.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_maxaligned_in_smp =
  65           {.lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED, .cpumask = CPU_MASK_NONE };
  66 static struct rcu_state rcu_bh_state ____cacheline_maxaligned_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 #ifndef __HAVE_ARCH_CMPXCHG
  77 /*
  78  * We use an array of spinlocks for the rcurefs -- similar to ones in sparc
  79  * 32 bit atomic_t implementations, and a hash function similar to that
  80  * for our refcounting needs.
  81  * Can't help multiprocessors which donot have cmpxchg :(
  82  */
  83
  84 spinlock_t __rcuref_hash[RCUREF_HASH_SIZE] = {
  85         [0 ... (RCUREF_HASH_SIZE-1)] = SPIN_LOCK_UNLOCKED
  86 };
  87 #endif
  88
  89 /**
  90  * call_rcu - Queue an RCU callback for invocation after a grace period.
  91  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
  92  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
  93  *
  94  * The update function will be invoked some time after a full grace
  95  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
  96  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
  97  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
  98  * and may be nested.
  99  */
 100 void fastcall call_rcu(struct rcu_head *head,
 101                                 void (*func)(struct rcu_head *rcu))
 102 {
 103         unsigned long flags;
 104         struct rcu_data *rdp;
 105
 106         head->func = func;
 107         head->next = NULL;
 108         local_irq_save(flags);
 109         rdp = &__get_cpu_var(rcu_data);
 110         *rdp->nxttail = head;
 111         rdp->nxttail = &head->next;
 112
 113         if (unlikely(++rdp->count > 10000))
 114                 set_need_resched();
 115
 116         local_irq_restore(flags);
 117 }
 118
 119 /**
 120  * call_rcu_bh - Queue an RCU for invocation after a quicker grace period.
 121  * @head: structure to be used for queueing the RCU updates.
 122  * @func: actual update function to be invoked after the grace period
 123  *
 124  * The update function will be invoked some time after a full grace
 125  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
 126  * read-side critical sections have completed. call_rcu_bh() assumes
 127  * that the read-side critical sections end on completion of a softirq
 128  * handler. This means that read-side critical sections in process
 129  * context must not be interrupted by softirqs. This interface is to be
 130  * used when most of the read-side critical sections are in softirq context.
 131  * RCU read-side critical sections are delimited by rcu_read_lock() and
 132  * rcu_read_unlock(), * if in interrupt context or rcu_read_lock_bh()
 133  * and rcu_read_unlock_bh(), if in process context. These may be nested.
 134  */
 135 void fastcall call_rcu_bh(struct rcu_head *head,
 136                                 void (*func)(struct rcu_head *rcu))
 137 {
 138         unsigned long flags;
 139         struct rcu_data *rdp;
 140
 141         head->func = func;
 142         head->next = NULL;
 143         local_irq_save(flags);
 144         rdp = &__get_cpu_var(rcu_bh_data);
 145         *rdp->nxttail = head;
 146         rdp->nxttail = &head->next;
 147         rdp->count++;
 148 /*
 149  *  Should we directly call rcu_do_batch() here ?
 150  *  if (unlikely(rdp->count > 10000))
 151  *      rcu_do_batch(rdp);
 152  */
 153         local_irq_restore(flags);
 154 }
 155
 156 /*
 157  * Return the number of RCU batches processed thus far.  Useful
 158  * for debug and statistics.
 159  */
 160 long rcu_batches_completed(void)
 161 {
 162         return rcu_ctrlblk.completed;
 163 }
 164
 165 /*
 166  * Invoke the completed RCU callbacks. They are expected to be in
 167  * a per-cpu list.
 168  */
 169 static void rcu_do_batch(struct rcu_data *rdp)
 170 {
 171         struct rcu_head *next, *list;
 172         int count = 0;
 173
 174         list = rdp->donelist;
 175         while (list) {
 176                 next = rdp->donelist = list->next;
 177                 list->func(list);
 178                 list = next;
 179                 rdp->count--;
 180                 if (++count >= maxbatch)
 181                         break;
 182         }
 183         if (!rdp->donelist)
 184                 rdp->donetail = &rdp->donelist;
 185         else
 186                 tasklet_schedule(&per_cpu(rcu_tasklet, rdp->cpu));
 187 }
 188
 189 /*
 190  * Grace period handling:
 191  * The grace period handling consists out of two steps:
 192  * - A new grace period is started.
 193  *   This is done by rcu_start_batch. The start is not broadcasted to
 194  *   all cpus, they must pick this up by comparing rcp->cur with
 195  *   rdp->quiescbatch. All cpus are recorded  in the
 196  *   rcu_state.cpumask bitmap.
 197  * - All cpus must go through a quiescent state.
 198  *   Since the start of the grace period is not broadcasted, at least two
 199  *   calls to rcu_check_quiescent_state are required:
 200  *   The first call just notices that a new grace period is running. The
 201  *   following calls check if there was a quiescent state since the beginning
 202  *   of the grace period. If so, it updates rcu_state.cpumask. If
 203  *   the bitmap is empty, then the grace period is completed.
 204  *   rcu_check_quiescent_state calls rcu_start_batch(0) to start the next grace
 205  *   period (if necessary).
 206  */
 207 /*
 208  * Register a new batch of callbacks, and start it up if there is currently no
 209  * active batch and the batch to be registered has not already occurred.
 210  * Caller must hold rcu_state.lock.
 211  */
 212 static void rcu_start_batch(struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_state *rsp,
 213                                 int next_pending)
 214 {
 215         if (next_pending)
 216                 rcp->next_pending = 1;
 217
 218         if (rcp->next_pending &&
 219                         rcp->completed == rcp->cur) {
 220                 /* Can't change, since spin lock held. */
 221                 cpus_andnot(rsp->cpumask, cpu_online_map, nohz_cpu_mask);
 222
 223                 rcp->next_pending = 0;
 224                 /* next_pending == 0 must be visible in __rcu_process_callbacks()
 225                  * before it can see new value of cur.
 226                  */
 227                 smp_wmb();
 228                 rcp->cur++;
 229         }
 230 }
 231
 232 /*
 233  * cpu went through a quiescent state since the beginning of the grace period.
 234  * Clear it from the cpu mask and complete the grace period if it was the last
 235  * cpu. Start another grace period if someone has further entries pending
 236  */
 237 static void cpu_quiet(int cpu, struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_state *rsp)
 238 {
 239         cpu_clear(cpu, rsp->cpumask);
 240         if (cpus_empty(rsp->cpumask)) {
 241                 /* batch completed ! */
 242                 rcp->completed = rcp->cur;
 243                 rcu_start_batch(rcp, rsp, 0);
 244         }
 245 }
 246
 247 /*
 248  * Check if the cpu has gone through a quiescent state (say context
 249  * switch). If so and if it already hasn't done so in this RCU
 250  * quiescent cycle, then indicate that it has done so.
 251  */
 252 static void rcu_check_quiescent_state(struct rcu_ctrlblk *rcp,
 253                         struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
 254 {
 255         if (rdp->quiescbatch != rcp->cur) {
 256                 /* start new grace period: */
 257                 rdp->qs_pending = 1;
 258                 rdp->passed_quiesc = 0;
 259                 rdp->quiescbatch = rcp->cur;
 260                 return;
 261         }
 262
 263         /* Grace period already completed for this cpu?
 264          * qs_pending is checked instead of the actual bitmap to avoid
 265          * cacheline trashing.
 266          */
 267         if (!rdp->qs_pending)
 268                 return;
 269
 270         /*
 271          * Was there a quiescent state since the beginning of the grace
 272          * period? If no, then exit and wait for the next call.
 273          */
 274         if (!rdp->passed_quiesc)
 275                 return;
 276         rdp->qs_pending = 0;
 277
 278         spin_lock(&rsp->lock);
 279         /*
 280          * rdp->quiescbatch/rcp->cur and the cpu bitmap can come out of sync
 281          * during cpu startup. Ignore the quiescent state.
 282          */
 283         if (likely(rdp->quiescbatch == rcp->cur))
 284                 cpu_quiet(rdp->cpu, rcp, rsp);
 285
 286         spin_unlock(&rsp->lock);
 287 }
 288
 289
 290 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 291
 292 /* warning! helper for rcu_offline_cpu. do not use elsewhere without reviewing
 293  * locking requirements, the list it's pulling from has to belong to a cpu
 294  * which is dead and hence not processing interrupts.
 295  */
 296 static void rcu_move_batch(struct rcu_data *this_rdp, struct rcu_head *list,
 297                                 struct rcu_head **tail)
 298 {
 299         local_irq_disable();
 300         *this_rdp->nxttail = list;
 301         if (list)
 302                 this_rdp->nxttail = tail;
 303         local_irq_enable();
 304 }
 305
 306 static void __rcu_offline_cpu(struct rcu_data *this_rdp,
 307         struct rcu_ctrlblk *rcp, struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
 308 {
 309         /* if the cpu going offline owns the grace period
 310          * we can block indefinitely waiting for it, so flush
 311          * it here
 312          */
 313         spin_lock_bh(&rsp->lock);
 314         if (rcp->cur != rcp->completed)
 315                 cpu_quiet(rdp->cpu, rcp, rsp);
 316         spin_unlock_bh(&rsp->lock);
 317         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->curlist, rdp->curtail);
 318         rcu_move_batch(this_rdp, rdp->nxtlist, rdp->nxttail);
 319
 320 }
 321 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
 322 {
 323         struct rcu_data *this_rdp = &get_cpu_var(rcu_data);
 324         struct rcu_data *this_bh_rdp = &get_cpu_var(rcu_bh_data);
 325
 326         __rcu_offline_cpu(this_rdp, &rcu_ctrlblk, &rcu_state,
 327                                         &per_cpu(rcu_data, cpu));
 328         __rcu_offline_cpu(this_bh_rdp, &rcu_bh_ctrlblk, &rcu_bh_state,
 329                                         &per_cpu(rcu_bh_data, cpu));
 330         put_cpu_var(rcu_data);
 331         put_cpu_var(rcu_bh_data);
 332         tasklet_kill_immediate(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu), cpu);
 333 }
 334
 335 #else
 336
 337 static void rcu_offline_cpu(int cpu)
 338 {
 339 }
 340
 341 #endif
 342
 343 /*
 344  * This does the RCU processing work from tasklet context.
 345  */
 346 static void __rcu_process_callbacks(struct rcu_ctrlblk *rcp,
 347                         struct rcu_state *rsp, struct rcu_data *rdp)
 348 {
 349         if (rdp->curlist && !rcu_batch_before(rcp->completed, rdp->batch)) {
 350                 *rdp->donetail = rdp->curlist;
 351                 rdp->donetail = rdp->curtail;
 352                 rdp->curlist = NULL;
 353                 rdp->curtail = &rdp->curlist;
 354         }
 355
 356         local_irq_disable();
 357         if (rdp->nxtlist && !rdp->curlist) {
 358                 rdp->curlist = rdp->nxtlist;
 359                 rdp->curtail = rdp->nxttail;
 360                 rdp->nxtlist = NULL;
 361                 rdp->nxttail = &rdp->nxtlist;
 362                 local_irq_enable();
 363
 364                 /*
 365                  * start the next batch of callbacks
 366                  */
 367
 368                 /* determine batch number */
 369                 rdp->batch = rcp->cur + 1;
 370                 /* see the comment and corresponding wmb() in
 371                  * the rcu_start_batch()
 372                  */
 373                 smp_rmb();
 374
 375                 if (!rcp->next_pending) {
 376                         /* and start it/schedule start if it's a new batch */
 377                         spin_lock(&rsp->lock);
 378                         rcu_start_batch(rcp, rsp, 1);
 379                         spin_unlock(&rsp->lock);
 380                 }
 381         } else {
 382                 local_irq_enable();
 383         }
 384         rcu_check_quiescent_state(rcp, rsp, rdp);
 385         if (rdp->donelist)
 386                 rcu_do_batch(rdp);
 387 }
 388
 389 static void rcu_process_callbacks(unsigned long unused)
 390 {
 391         __rcu_process_callbacks(&rcu_ctrlblk, &rcu_state,
 392                                 &__get_cpu_var(rcu_data));
 393         __rcu_process_callbacks(&rcu_bh_ctrlblk, &rcu_bh_state,
 394                                 &__get_cpu_var(rcu_bh_data));
 395 }
 396
 397 void rcu_check_callbacks(int cpu, int user)
 398 {
 399         if (user ||
 400             (idle_cpu(cpu) && !in_softirq() &&
 401                                 hardirq_count() <= (1 << HARDIRQ_SHIFT))) {
 402                 rcu_qsctr_inc(cpu);
 403                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
 404         } else if (!in_softirq())
 405                 rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
 406         tasklet_schedule(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu));
 407 }
 408
 409 static void rcu_init_percpu_data(int cpu, struct rcu_ctrlblk *rcp,
 410                                                 struct rcu_data *rdp)
 411 {
 412         memset(rdp, 0, sizeof(*rdp));
 413         rdp->curtail = &rdp->curlist;
 414         rdp->nxttail = &rdp->nxtlist;
 415         rdp->donetail = &rdp->donelist;
 416         rdp->quiescbatch = rcp->completed;
 417         rdp->qs_pending = 0;
 418         rdp->cpu = cpu;
 419 }
 420
 421 static void __devinit rcu_online_cpu(int cpu)
 422 {
 423         struct rcu_data *rdp = &per_cpu(rcu_data, cpu);
 424         struct rcu_data *bh_rdp = &per_cpu(rcu_bh_data, cpu);
 425
 426         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_ctrlblk, rdp);
 427         rcu_init_percpu_data(cpu, &rcu_bh_ctrlblk, bh_rdp);
 428         tasklet_init(&per_cpu(rcu_tasklet, cpu), rcu_process_callbacks, 0UL);
 429 }
 430
 431 static int __devinit rcu_cpu_notify(struct notifier_block *self,
 432                                 unsigned long action, void *hcpu)
 433 {
 434         long cpu = (long)hcpu;
 435         switch (action) {
 436         case CPU_UP_PREPARE:
 437                 rcu_online_cpu(cpu);
 438                 break;
 439         case CPU_DEAD:
 440                 rcu_offline_cpu(cpu);
 441                 break;
 442         default:
 443                 break;
 444         }
 445         return NOTIFY_OK;
 446 }
 447
 448 static struct notifier_block __devinitdata rcu_nb = {
 449         .notifier_call  = rcu_cpu_notify,
 450 };
 451
 452 /*
 453  * Initializes rcu mechanism.  Assumed to be called early.
 454  * That is before local timer(SMP) or jiffie timer (uniproc) is setup.
 455  * Note that rcu_qsctr and friends are implicitly
 456  * initialized due to the choice of ``0'' for RCU_CTR_INVALID.
 457  */
 458 void __init rcu_init(void)
 459 {
 460         rcu_cpu_notify(&rcu_nb, CPU_UP_PREPARE,
 461                         (void *)(long)smp_processor_id());
 462         /* Register notifier for non-boot CPUs */
 463         register_cpu_notifier(&rcu_nb);
 464 }
 465
 466 struct rcu_synchronize {
 467         struct rcu_head head;
 468         struct completion completion;
 469 };
 470
 471 /* Because of FASTCALL declaration of complete, we use this wrapper */
 472 static void wakeme_after_rcu(struct rcu_head  *head)
 473 {
 474         struct rcu_synchronize *rcu;
 475
 476         rcu = container_of(head, struct rcu_synchronize, head);
 477         complete(&rcu->completion);
 478 }
 479
 480 /**
 481  * synchronize_rcu - wait until a grace period has elapsed.
 482  *
 483  * Control will return to the caller some time after a full grace
 484  * period has elapsed, in other words after all currently executing RCU
 485  * read-side critical sections have completed.  RCU read-side critical
 486  * sections are delimited by rcu_read_lock() and rcu_read_unlock(),
 487  * and may be nested.
 488  *
 489  * If your read-side code is not protected by rcu_read_lock(), do -not-
 490  * use synchronize_rcu().
 491  */
 492 void synchronize_rcu(void)
 493 {
 494         struct rcu_synchronize rcu;
 495
 496         init_completion(&rcu.completion);
 497         /* Will wake me after RCU finished */
 498         call_rcu(&rcu.head, wakeme_after_rcu);
 499
 500         /* Wait for it */
 501         wait_for_completion(&rcu.completion);
 502 }
 503
 504 /*
 505  * Deprecated, use synchronize_rcu() or synchronize_sched() instead.
 506  */
 507 void synchronize_kernel(void)
 508 {
 509         synchronize_rcu();
 510 }
 511
 512 module_param(maxbatch, int, 0);
 513 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_batches_completed);
 514 EXPORT_SYMBOL(call_rcu);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */
 515 EXPORT_SYMBOL(call_rcu_bh);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */
 516 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu);
 517 EXPORT_SYMBOL(synchronize_kernel);  /* WARNING: GPL-only in April 2006. */