kernel/rcu/rcu.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ */
   2 /*
   3  * Read-Copy Update definitions shared among RCU implementations.
   4  *
   5  * Copyright IBM Corporation, 2011
   6  *
   7  * Author: Paul E. McKenney <[email protected]>
   8  */
   9
  10 #ifndef __LINUX_RCU_H
  11 #define __LINUX_RCU_H
  12
  13 #include <trace/events/rcu.h>
  14 #ifdef CONFIG_RCU_TRACE
  15 #define RCU_TRACE(stmt) stmt
  16 #else /* #ifdef CONFIG_RCU_TRACE */
  17 #define RCU_TRACE(stmt)
  18 #endif /* #else #ifdef CONFIG_RCU_TRACE */
  19
  20 /* Offset to allow distinguishing irq vs. task-based idle entry/exit. */
  21 #define DYNTICK_IRQ_NONIDLE     ((LONG_MAX / 2) + 1)
  22
  23
  24 /*
  25  * Grace-period counter management.
  26  */
  27
  28 #define RCU_SEQ_CTR_SHIFT       2
  29 #define RCU_SEQ_STATE_MASK      ((1 << RCU_SEQ_CTR_SHIFT) - 1)
  30
  31 /*
  32  * Return the counter portion of a sequence number previously returned
  33  * by rcu_seq_snap() or rcu_seq_current().
  34  */
  35 static inline unsigned long rcu_seq_ctr(unsigned long s)
  36 {
  37         return s >> RCU_SEQ_CTR_SHIFT;
  38 }
  39
  40 /*
  41  * Return the state portion of a sequence number previously returned
  42  * by rcu_seq_snap() or rcu_seq_current().
  43  */
  44 static inline int rcu_seq_state(unsigned long s)
  45 {
  46         return s & RCU_SEQ_STATE_MASK;
  47 }
  48
  49 /*
  50  * Set the state portion of the pointed-to sequence number.
  51  * The caller is responsible for preventing conflicting updates.
  52  */
  53 static inline void rcu_seq_set_state(unsigned long *sp, int newstate)
  54 {
  55         WARN_ON_ONCE(newstate & ~RCU_SEQ_STATE_MASK);
  56         WRITE_ONCE(*sp, (*sp & ~RCU_SEQ_STATE_MASK) + newstate);
  57 }
  58
  59 /* Adjust sequence number for start of update-side operation. */
  60 static inline void rcu_seq_start(unsigned long *sp)
  61 {
  62         WRITE_ONCE(*sp, *sp + 1);
  63         smp_mb(); /* Ensure update-side operation after counter increment. */
  64         WARN_ON_ONCE(rcu_seq_state(*sp) != 1);
  65 }
  66
  67 /* Compute the end-of-grace-period value for the specified sequence number. */
  68 static inline unsigned long rcu_seq_endval(unsigned long *sp)
  69 {
  70         return (*sp | RCU_SEQ_STATE_MASK) + 1;
  71 }
  72
  73 /* Adjust sequence number for end of update-side operation. */
  74 static inline void rcu_seq_end(unsigned long *sp)
  75 {
  76         smp_mb(); /* Ensure update-side operation before counter increment. */
  77         WARN_ON_ONCE(!rcu_seq_state(*sp));
  78         WRITE_ONCE(*sp, rcu_seq_endval(sp));
  79 }
  80
  81 /*
  82  * rcu_seq_snap - Take a snapshot of the update side's sequence number.
  83  *
  84  * This function returns the earliest value of the grace-period sequence number
  85  * that will indicate that a full grace period has elapsed since the current
  86  * time.  Once the grace-period sequence number has reached this value, it will
  87  * be safe to invoke all callbacks that have been registered prior to the
  88  * current time. This value is the current grace-period number plus two to the
  89  * power of the number of low-order bits reserved for state, then rounded up to
  90  * the next value in which the state bits are all zero.
  91  */
  92 static inline unsigned long rcu_seq_snap(unsigned long *sp)
  93 {
  94         unsigned long s;
  95
  96         s = (READ_ONCE(*sp) + 2 * RCU_SEQ_STATE_MASK + 1) & ~RCU_SEQ_STATE_MASK;
  97         smp_mb(); /* Above access must not bleed into critical section. */
  98         return s;
  99 }
 100
 101 /* Return the current value the update side's sequence number, no ordering. */
 102 static inline unsigned long rcu_seq_current(unsigned long *sp)
 103 {
 104         return READ_ONCE(*sp);
 105 }
 106
 107 /*
 108  * Given a snapshot from rcu_seq_snap(), determine whether or not the
 109  * corresponding update-side operation has started.
 110  */
 111 static inline bool rcu_seq_started(unsigned long *sp, unsigned long s)
 112 {
 113         return ULONG_CMP_LT((s - 1) & ~RCU_SEQ_STATE_MASK, READ_ONCE(*sp));
 114 }
 115
 116 /*
 117  * Given a snapshot from rcu_seq_snap(), determine whether or not a
 118  * full update-side operation has occurred.
 119  */
 120 static inline bool rcu_seq_done(unsigned long *sp, unsigned long s)
 121 {
 122         return ULONG_CMP_GE(READ_ONCE(*sp), s);
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Has a grace period completed since the time the old gp_seq was collected?
 127  */
 128 static inline bool rcu_seq_completed_gp(unsigned long old, unsigned long new)
 129 {
 130         return ULONG_CMP_LT(old, new & ~RCU_SEQ_STATE_MASK);
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Has a grace period started since the time the old gp_seq was collected?
 135  */
 136 static inline bool rcu_seq_new_gp(unsigned long old, unsigned long new)
 137 {
 138         return ULONG_CMP_LT((old + RCU_SEQ_STATE_MASK) & ~RCU_SEQ_STATE_MASK,
 139                             new);
 140 }
 141
 142 /*
 143  * Roughly how many full grace periods have elapsed between the collection
 144  * of the two specified grace periods?
 145  */
 146 static inline unsigned long rcu_seq_diff(unsigned long new, unsigned long old)
 147 {
 148         unsigned long rnd_diff;
 149
 150         if (old == new)
 151                 return 0;
 152         /*
 153          * Compute the number of grace periods (still shifted up), plus
 154          * one if either of new and old is not an exact grace period.
 155          */
 156         rnd_diff = (new & ~RCU_SEQ_STATE_MASK) -
 157                    ((old + RCU_SEQ_STATE_MASK) & ~RCU_SEQ_STATE_MASK) +
 158                    ((new & RCU_SEQ_STATE_MASK) || (old & RCU_SEQ_STATE_MASK));
 159         if (ULONG_CMP_GE(RCU_SEQ_STATE_MASK, rnd_diff))
 160                 return 1; /* Definitely no grace period has elapsed. */
 161         return ((rnd_diff - RCU_SEQ_STATE_MASK - 1) >> RCU_SEQ_CTR_SHIFT) + 2;
 162 }
 163
 164 /*
 165  * debug_rcu_head_queue()/debug_rcu_head_unqueue() are used internally
 166  * by call_rcu() and rcu callback execution, and are therefore not part
 167  * of the RCU API. These are in rcupdate.h because they are used by all
 168  * RCU implementations.
 169  */
 170
 171 #ifdef CONFIG_DEBUG_OBJECTS_RCU_HEAD
 172 # define STATE_RCU_HEAD_READY   0
 173 # define STATE_RCU_HEAD_QUEUED  1
 174
 175 extern struct debug_obj_descr rcuhead_debug_descr;
 176
 177 static inline int debug_rcu_head_queue(struct rcu_head *head)
 178 {
 179         int r1;
 180
 181         r1 = debug_object_activate(head, &rcuhead_debug_descr);
 182         debug_object_active_state(head, &rcuhead_debug_descr,
 183                                   STATE_RCU_HEAD_READY,
 184                                   STATE_RCU_HEAD_QUEUED);
 185         return r1;
 186 }
 187
 188 static inline void debug_rcu_head_unqueue(struct rcu_head *head)
 189 {
 190         debug_object_active_state(head, &rcuhead_debug_descr,
 191                                   STATE_RCU_HEAD_QUEUED,
 192                                   STATE_RCU_HEAD_READY);
 193         debug_object_deactivate(head, &rcuhead_debug_descr);
 194 }
 195 #else   /* !CONFIG_DEBUG_OBJECTS_RCU_HEAD */
 196 static inline int debug_rcu_head_queue(struct rcu_head *head)
 197 {
 198         return 0;
 199 }
 200
 201 static inline void debug_rcu_head_unqueue(struct rcu_head *head)
 202 {
 203 }
 204 #endif  /* #else !CONFIG_DEBUG_OBJECTS_RCU_HEAD */
 205
 206 void kfree(const void *);
 207
 208 /*
 209  * Reclaim the specified callback, either by invoking it (non-lazy case)
 210  * or freeing it directly (lazy case).  Return true if lazy, false otherwise.
 211  */
 212 static inline bool __rcu_reclaim(const char *rn, struct rcu_head *head)
 213 {
 214         rcu_callback_t f;
 215         unsigned long offset = (unsigned long)head->func;
 216
 217         rcu_lock_acquire(&rcu_callback_map);
 218         if (__is_kfree_rcu_offset(offset)) {
 219                 RCU_TRACE(trace_rcu_invoke_kfree_callback(rn, head, offset);)
 220                 kfree((void *)head - offset);
 221                 rcu_lock_release(&rcu_callback_map);
 222                 return true;
 223         } else {
 224                 RCU_TRACE(trace_rcu_invoke_callback(rn, head);)
 225                 f = head->func;
 226                 WRITE_ONCE(head->func, (rcu_callback_t)0L);
 227                 f(head);
 228                 rcu_lock_release(&rcu_callback_map);
 229                 return false;
 230         }
 231 }
 232
 233 #ifdef CONFIG_RCU_STALL_COMMON
 234
 235 extern int rcu_cpu_stall_suppress;
 236 int rcu_jiffies_till_stall_check(void);
 237
 238 #define rcu_ftrace_dump_stall_suppress() \
 239 do { \
 240         if (!rcu_cpu_stall_suppress) \
 241                 rcu_cpu_stall_suppress = 3; \
 242 } while (0)
 243
 244 #define rcu_ftrace_dump_stall_unsuppress() \
 245 do { \
 246         if (rcu_cpu_stall_suppress == 3) \
 247                 rcu_cpu_stall_suppress = 0; \
 248 } while (0)
 249
 250 #else /* #endif #ifdef CONFIG_RCU_STALL_COMMON */
 251 #define rcu_ftrace_dump_stall_suppress()
 252 #define rcu_ftrace_dump_stall_unsuppress()
 253 #endif /* #ifdef CONFIG_RCU_STALL_COMMON */
 254
 255 /*
 256  * Strings used in tracepoints need to be exported via the
 257  * tracing system such that tools like perf and trace-cmd can
 258  * translate the string address pointers to actual text.
 259  */
 260 #define TPS(x)  tracepoint_string(x)
 261
 262 /*
 263  * Dump the ftrace buffer, but only one time per callsite per boot.
 264  */
 265 #define rcu_ftrace_dump(oops_dump_mode) \
 266 do { \
 267         static atomic_t ___rfd_beenhere = ATOMIC_INIT(0); \
 268         \
 269         if (!atomic_read(&___rfd_beenhere) && \
 270             !atomic_xchg(&___rfd_beenhere, 1)) { \
 271                 tracing_off(); \
 272                 rcu_ftrace_dump_stall_suppress(); \
 273                 ftrace_dump(oops_dump_mode); \
 274                 rcu_ftrace_dump_stall_unsuppress(); \
 275         } \
 276 } while (0)
 277
 278 void rcu_early_boot_tests(void);
 279 void rcu_test_sync_prims(void);
 280
 281 /*
 282  * This function really isn't for public consumption, but RCU is special in
 283  * that context switches can allow the state machine to make progress.
 284  */
 285 extern void resched_cpu(int cpu);
 286
 287 #if defined(SRCU) || !defined(TINY_RCU)
 288
 289 #include <linux/rcu_node_tree.h>
 290
 291 extern int rcu_num_lvls;
 292 extern int num_rcu_lvl[];
 293 extern int rcu_num_nodes;
 294 static bool rcu_fanout_exact;
 295 static int rcu_fanout_leaf;
 296
 297 /*
 298  * Compute the per-level fanout, either using the exact fanout specified
 299  * or balancing the tree, depending on the rcu_fanout_exact boot parameter.
 300  */
 301 static inline void rcu_init_levelspread(int *levelspread, const int *levelcnt)
 302 {
 303         int i;
 304
 305         if (rcu_fanout_exact) {
 306                 levelspread[rcu_num_lvls - 1] = rcu_fanout_leaf;
 307                 for (i = rcu_num_lvls - 2; i >= 0; i--)
 308                         levelspread[i] = RCU_FANOUT;
 309         } else {
 310                 int ccur;
 311                 int cprv;
 312
 313                 cprv = nr_cpu_ids;
 314                 for (i = rcu_num_lvls - 1; i >= 0; i--) {
 315                         ccur = levelcnt[i];
 316                         levelspread[i] = (cprv + ccur - 1) / ccur;
 317                         cprv = ccur;
 318                 }
 319         }
 320 }
 321
 322 /* Returns a pointer to the first leaf rcu_node structure. */
 323 #define rcu_first_leaf_node() (rcu_state.level[rcu_num_lvls - 1])
 324
 325 /* Is this rcu_node a leaf? */
 326 #define rcu_is_leaf_node(rnp) ((rnp)->level == rcu_num_lvls - 1)
 327
 328 /* Is this rcu_node the last leaf? */
 329 #define rcu_is_last_leaf_node(rnp) ((rnp) == &rcu_state.node[rcu_num_nodes - 1])
 330
 331 /*
 332  * Do a full breadth-first scan of the {s,}rcu_node structures for the
 333  * specified state structure (for SRCU) or the only rcu_state structure
 334  * (for RCU).
 335  */
 336 #define srcu_for_each_node_breadth_first(sp, rnp) \
 337         for ((rnp) = &(sp)->node[0]; \
 338              (rnp) < &(sp)->node[rcu_num_nodes]; (rnp)++)
 339 #define rcu_for_each_node_breadth_first(rnp) \
 340         srcu_for_each_node_breadth_first(&rcu_state, rnp)
 341
 342 /*
 343  * Scan the leaves of the rcu_node hierarchy for the rcu_state structure.
 344  * Note that if there is a singleton rcu_node tree with but one rcu_node
 345  * structure, this loop -will- visit the rcu_node structure.  It is still
 346  * a leaf node, even if it is also the root node.
 347  */
 348 #define rcu_for_each_leaf_node(rnp) \
 349         for ((rnp) = rcu_first_leaf_node(); \
 350              (rnp) < &rcu_state.node[rcu_num_nodes]; (rnp)++)
 351
 352 /*
 353  * Iterate over all possible CPUs in a leaf RCU node.
 354  */
 355 #define for_each_leaf_node_possible_cpu(rnp, cpu) \
 356         for ((cpu) = cpumask_next((rnp)->grplo - 1, cpu_possible_mask); \
 357              (cpu) <= rnp->grphi; \
 358              (cpu) = cpumask_next((cpu), cpu_possible_mask))
 359
 360 /*
 361  * Iterate over all CPUs in a leaf RCU node's specified mask.
 362  */
 363 #define rcu_find_next_bit(rnp, cpu, mask) \
 364         ((rnp)->grplo + find_next_bit(&(mask), BITS_PER_LONG, (cpu)))
 365 #define for_each_leaf_node_cpu_mask(rnp, cpu, mask) \
 366         for ((cpu) = rcu_find_next_bit((rnp), 0, (mask)); \
 367              (cpu) <= rnp->grphi; \
 368              (cpu) = rcu_find_next_bit((rnp), (cpu) + 1 - (rnp->grplo), (mask)))
 369
 370 /*
 371  * Wrappers for the rcu_node::lock acquire and release.
 372  *
 373  * Because the rcu_nodes form a tree, the tree traversal locking will observe
 374  * different lock values, this in turn means that an UNLOCK of one level
 375  * followed by a LOCK of another level does not imply a full memory barrier;
 376  * and most importantly transitivity is lost.
 377  *
 378  * In order to restore full ordering between tree levels, augment the regular
 379  * lock acquire functions with smp_mb__after_unlock_lock().
 380  *
 381  * As ->lock of struct rcu_node is a __private field, therefore one should use
 382  * these wrappers rather than directly call raw_spin_{lock,unlock}* on ->lock.
 383  */
 384 #define raw_spin_lock_rcu_node(p)                                       \
 385 do {                                                                    \
 386         raw_spin_lock(&ACCESS_PRIVATE(p, lock));                        \
 387         smp_mb__after_unlock_lock();                                    \
 388 } while (0)
 389
 390 #define raw_spin_unlock_rcu_node(p) raw_spin_unlock(&ACCESS_PRIVATE(p, lock))
 391
 392 #define raw_spin_lock_irq_rcu_node(p)                                   \
 393 do {                                                                    \
 394         raw_spin_lock_irq(&ACCESS_PRIVATE(p, lock));                    \
 395         smp_mb__after_unlock_lock();                                    \
 396 } while (0)
 397
 398 #define raw_spin_unlock_irq_rcu_node(p)                                 \
 399         raw_spin_unlock_irq(&ACCESS_PRIVATE(p, lock))
 400
 401 #define raw_spin_lock_irqsave_rcu_node(p, flags)                        \
 402 do {                                                                    \
 403         raw_spin_lock_irqsave(&ACCESS_PRIVATE(p, lock), flags); \
 404         smp_mb__after_unlock_lock();                                    \
 405 } while (0)
 406
 407 #define raw_spin_unlock_irqrestore_rcu_node(p, flags)                   \
 408         raw_spin_unlock_irqrestore(&ACCESS_PRIVATE(p, lock), flags)
 409
 410 #define raw_spin_trylock_rcu_node(p)                                    \
 411 ({                                                                      \
 412         bool ___locked = raw_spin_trylock(&ACCESS_PRIVATE(p, lock));    \
 413                                                                         \
 414         if (___locked)                                                  \
 415                 smp_mb__after_unlock_lock();                            \
 416         ___locked;                                                      \
 417 })
 418
 419 #define raw_lockdep_assert_held_rcu_node(p)                             \
 420         lockdep_assert_held(&ACCESS_PRIVATE(p, lock))
 421
 422 #endif /* #if defined(SRCU) || !defined(TINY_RCU) */
 423
 424 #ifdef CONFIG_SRCU
 425 void srcu_init(void);
 426 #else /* #ifdef CONFIG_SRCU */
 427 static inline void srcu_init(void) { }
 428 #endif /* #else #ifdef CONFIG_SRCU */
 429
 430 #ifdef CONFIG_TINY_RCU
 431 /* Tiny RCU doesn't expedite, as its purpose in life is instead to be tiny. */
 432 static inline bool rcu_gp_is_normal(void) { return true; }
 433 static inline bool rcu_gp_is_expedited(void) { return false; }
 434 static inline void rcu_expedite_gp(void) { }
 435 static inline void rcu_unexpedite_gp(void) { }
 436 static inline void rcu_request_urgent_qs_task(struct task_struct *t) { }
 437 #else /* #ifdef CONFIG_TINY_RCU */
 438 bool rcu_gp_is_normal(void);     /* Internal RCU use. */
 439 bool rcu_gp_is_expedited(void);  /* Internal RCU use. */
 440 void rcu_expedite_gp(void);
 441 void rcu_unexpedite_gp(void);
 442 void rcupdate_announce_bootup_oddness(void);
 443 void rcu_request_urgent_qs_task(struct task_struct *t);
 444 #endif /* #else #ifdef CONFIG_TINY_RCU */
 445
 446 #define RCU_SCHEDULER_INACTIVE  0
 447 #define RCU_SCHEDULER_INIT      1
 448 #define RCU_SCHEDULER_RUNNING   2
 449
 450 enum rcutorture_type {
 451         RCU_FLAVOR,
 452         RCU_TASKS_FLAVOR,
 453         SRCU_FLAVOR,
 454         INVALID_RCU_FLAVOR
 455 };
 456
 457 #if defined(CONFIG_TREE_RCU) || defined(CONFIG_PREEMPT_RCU)
 458 void rcutorture_get_gp_data(enum rcutorture_type test_type, int *flags,
 459                             unsigned long *gp_seq);
 460 void rcutorture_record_progress(unsigned long vernum);
 461 void do_trace_rcu_torture_read(const char *rcutorturename,
 462                                struct rcu_head *rhp,
 463                                unsigned long secs,
 464                                unsigned long c_old,
 465                                unsigned long c);
 466 #else
 467 static inline void rcutorture_get_gp_data(enum rcutorture_type test_type,
 468                                           int *flags, unsigned long *gp_seq)
 469 {
 470         *flags = 0;
 471         *gp_seq = 0;
 472 }
 473 static inline void rcutorture_record_progress(unsigned long vernum) { }
 474 #ifdef CONFIG_RCU_TRACE
 475 void do_trace_rcu_torture_read(const char *rcutorturename,
 476                                struct rcu_head *rhp,
 477                                unsigned long secs,
 478                                unsigned long c_old,
 479                                unsigned long c);
 480 #else
 481 #define do_trace_rcu_torture_read(rcutorturename, rhp, secs, c_old, c) \
 482         do { } while (0)
 483 #endif
 484 #endif
 485
 486 #ifdef CONFIG_TINY_SRCU
 487
 488 static inline void srcutorture_get_gp_data(enum rcutorture_type test_type,
 489                                            struct srcu_struct *sp, int *flags,
 490                                            unsigned long *gp_seq)
 491 {
 492         if (test_type != SRCU_FLAVOR)
 493                 return;
 494         *flags = 0;
 495         *gp_seq = sp->srcu_idx;
 496 }
 497
 498 #elif defined(CONFIG_TREE_SRCU)
 499
 500 void srcutorture_get_gp_data(enum rcutorture_type test_type,
 501                              struct srcu_struct *sp, int *flags,
 502                              unsigned long *gp_seq);
 503
 504 #endif
 505
 506 #ifdef CONFIG_TINY_RCU
 507 static inline unsigned long rcu_get_gp_seq(void) { return 0; }
 508 static inline unsigned long rcu_exp_batches_completed(void) { return 0; }
 509 static inline unsigned long
 510 srcu_batches_completed(struct srcu_struct *sp) { return 0; }
 511 static inline void rcu_force_quiescent_state(void) { }
 512 static inline void show_rcu_gp_kthreads(void) { }
 513 static inline int rcu_get_gp_kthreads_prio(void) { return 0; }
 514 static inline void rcu_fwd_progress_check(unsigned long j) { }
 515 #else /* #ifdef CONFIG_TINY_RCU */
 516 unsigned long rcu_get_gp_seq(void);
 517 unsigned long rcu_exp_batches_completed(void);
 518 unsigned long srcu_batches_completed(struct srcu_struct *sp);
 519 void show_rcu_gp_kthreads(void);
 520 int rcu_get_gp_kthreads_prio(void);
 521 void rcu_fwd_progress_check(unsigned long j);
 522 void rcu_force_quiescent_state(void);
 523 extern struct workqueue_struct *rcu_gp_wq;
 524 extern struct workqueue_struct *rcu_par_gp_wq;
 525 #endif /* #else #ifdef CONFIG_TINY_RCU */
 526
 527 #ifdef CONFIG_RCU_NOCB_CPU
 528 bool rcu_is_nocb_cpu(int cpu);
 529 void rcu_bind_current_to_nocb(void);
 530 #else
 531 static inline bool rcu_is_nocb_cpu(int cpu) { return false; }
 532 static inline void rcu_bind_current_to_nocb(void) { }
 533 #endif
 534
 535 #endif /* __LINUX_RCU_H */