Merge tag 'nfs-for-6.12-1' of git://git.linux-nfs.org/projects/anna/linux-nfs
[linux.git] / kernel / rcu / srcutree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Sleepable Read-Copy Update mechanism for mutual exclusion.
4  *
5  * Copyright (C) IBM Corporation, 2006
6  * Copyright (C) Fujitsu, 2012
7  *
8  * Authors: Paul McKenney <paulmck@linux.ibm.com>
9  *         Lai Jiangshan <laijs@cn.fujitsu.com>
10  *
11  * For detailed explanation of Read-Copy Update mechanism see -
12  *              Documentation/RCU/ *.txt
13  *
14  */
15
16 #define pr_fmt(fmt) "rcu: " fmt
17
18 #include <linux/export.h>
19 #include <linux/mutex.h>
20 #include <linux/percpu.h>
21 #include <linux/preempt.h>
22 #include <linux/rcupdate_wait.h>
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/smp.h>
25 #include <linux/delay.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/srcu.h>
29
30 #include "rcu.h"
31 #include "rcu_segcblist.h"
32
33 /* Holdoff in nanoseconds for auto-expediting. */
34 #define DEFAULT_SRCU_EXP_HOLDOFF (25 * 1000)
35 static ulong exp_holdoff = DEFAULT_SRCU_EXP_HOLDOFF;
36 module_param(exp_holdoff, ulong, 0444);
37
38 /* Overflow-check frequency.  N bits roughly says every 2**N grace periods. */
39 static ulong counter_wrap_check = (ULONG_MAX >> 2);
40 module_param(counter_wrap_check, ulong, 0444);
41
42 /*
43  * Control conversion to SRCU_SIZE_BIG:
44  *    0: Don't convert at all.
45  *    1: Convert at init_srcu_struct() time.
46  *    2: Convert when rcutorture invokes srcu_torture_stats_print().
47  *    3: Decide at boot time based on system shape (default).
48  * 0x1x: Convert when excessive contention encountered.
49  */
50 #define SRCU_SIZING_NONE        0
51 #define SRCU_SIZING_INIT        1
52 #define SRCU_SIZING_TORTURE     2
53 #define SRCU_SIZING_AUTO        3
54 #define SRCU_SIZING_CONTEND     0x10
55 #define SRCU_SIZING_IS(x) ((convert_to_big & ~SRCU_SIZING_CONTEND) == x)
56 #define SRCU_SIZING_IS_NONE() (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_NONE))
57 #define SRCU_SIZING_IS_INIT() (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_INIT))
58 #define SRCU_SIZING_IS_TORTURE() (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_TORTURE))
59 #define SRCU_SIZING_IS_CONTEND() (convert_to_big & SRCU_SIZING_CONTEND)
60 static int convert_to_big = SRCU_SIZING_AUTO;
61 module_param(convert_to_big, int, 0444);
62
63 /* Number of CPUs to trigger init_srcu_struct()-time transition to big. */
64 static int big_cpu_lim __read_mostly = 128;
65 module_param(big_cpu_lim, int, 0444);
66
67 /* Contention events per jiffy to initiate transition to big. */
68 static int small_contention_lim __read_mostly = 100;
69 module_param(small_contention_lim, int, 0444);
70
71 /* Early-boot callback-management, so early that no lock is required! */
72 static LIST_HEAD(srcu_boot_list);
73 static bool __read_mostly srcu_init_done;
74
75 static void srcu_invoke_callbacks(struct work_struct *work);
76 static void srcu_reschedule(struct srcu_struct *ssp, unsigned long delay);
77 static void process_srcu(struct work_struct *work);
78 static void srcu_delay_timer(struct timer_list *t);
79
80 /* Wrappers for lock acquisition and release, see raw_spin_lock_rcu_node(). */
81 #define spin_lock_rcu_node(p)                                                   \
82 do {                                                                            \
83         spin_lock(&ACCESS_PRIVATE(p, lock));                                    \
84         smp_mb__after_unlock_lock();                                            \
85 } while (0)
86
87 #define spin_unlock_rcu_node(p) spin_unlock(&ACCESS_PRIVATE(p, lock))
88
89 #define spin_lock_irq_rcu_node(p)                                               \
90 do {                                                                            \
91         spin_lock_irq(&ACCESS_PRIVATE(p, lock));                                \
92         smp_mb__after_unlock_lock();                                            \
93 } while (0)
94
95 #define spin_unlock_irq_rcu_node(p)                                             \
96         spin_unlock_irq(&ACCESS_PRIVATE(p, lock))
97
98 #define spin_lock_irqsave_rcu_node(p, flags)                                    \
99 do {                                                                            \
100         spin_lock_irqsave(&ACCESS_PRIVATE(p, lock), flags);                     \
101         smp_mb__after_unlock_lock();                                            \
102 } while (0)
103
104 #define spin_trylock_irqsave_rcu_node(p, flags)                                 \
105 ({                                                                              \
106         bool ___locked = spin_trylock_irqsave(&ACCESS_PRIVATE(p, lock), flags); \
107                                                                                 \
108         if (___locked)                                                          \
109                 smp_mb__after_unlock_lock();                                    \
110         ___locked;                                                              \
111 })
112
113 #define spin_unlock_irqrestore_rcu_node(p, flags)                               \
114         spin_unlock_irqrestore(&ACCESS_PRIVATE(p, lock), flags)                 \
115
116 /*
117  * Initialize SRCU per-CPU data.  Note that statically allocated
118  * srcu_struct structures might already have srcu_read_lock() and
119  * srcu_read_unlock() running against them.  So if the is_static parameter
120  * is set, don't initialize ->srcu_lock_count[] and ->srcu_unlock_count[].
121  */
122 static void init_srcu_struct_data(struct srcu_struct *ssp)
123 {
124         int cpu;
125         struct srcu_data *sdp;
126
127         /*
128          * Initialize the per-CPU srcu_data array, which feeds into the
129          * leaves of the srcu_node tree.
130          */
131         WARN_ON_ONCE(ARRAY_SIZE(sdp->srcu_lock_count) !=
132                      ARRAY_SIZE(sdp->srcu_unlock_count));
133         for_each_possible_cpu(cpu) {
134                 sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
135                 spin_lock_init(&ACCESS_PRIVATE(sdp, lock));
136                 rcu_segcblist_init(&sdp->srcu_cblist);
137                 sdp->srcu_cblist_invoking = false;
138                 sdp->srcu_gp_seq_needed = ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq;
139                 sdp->srcu_gp_seq_needed_exp = ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq;
140                 sdp->srcu_barrier_head.next = &sdp->srcu_barrier_head;
141                 sdp->mynode = NULL;
142                 sdp->cpu = cpu;
143                 INIT_WORK(&sdp->work, srcu_invoke_callbacks);
144                 timer_setup(&sdp->delay_work, srcu_delay_timer, 0);
145                 sdp->ssp = ssp;
146         }
147 }
148
149 /* Invalid seq state, used during snp node initialization */
150 #define SRCU_SNP_INIT_SEQ               0x2
151
152 /*
153  * Check whether sequence number corresponding to snp node,
154  * is invalid.
155  */
156 static inline bool srcu_invl_snp_seq(unsigned long s)
157 {
158         return s == SRCU_SNP_INIT_SEQ;
159 }
160
161 /*
162  * Allocated and initialize SRCU combining tree.  Returns @true if
163  * allocation succeeded and @false otherwise.
164  */
165 static bool init_srcu_struct_nodes(struct srcu_struct *ssp, gfp_t gfp_flags)
166 {
167         int cpu;
168         int i;
169         int level = 0;
170         int levelspread[RCU_NUM_LVLS];
171         struct srcu_data *sdp;
172         struct srcu_node *snp;
173         struct srcu_node *snp_first;
174
175         /* Initialize geometry if it has not already been initialized. */
176         rcu_init_geometry();
177         ssp->srcu_sup->node = kcalloc(rcu_num_nodes, sizeof(*ssp->srcu_sup->node), gfp_flags);
178         if (!ssp->srcu_sup->node)
179                 return false;
180
181         /* Work out the overall tree geometry. */
182         ssp->srcu_sup->level[0] = &ssp->srcu_sup->node[0];
183         for (i = 1; i < rcu_num_lvls; i++)
184                 ssp->srcu_sup->level[i] = ssp->srcu_sup->level[i - 1] + num_rcu_lvl[i - 1];
185         rcu_init_levelspread(levelspread, num_rcu_lvl);
186
187         /* Each pass through this loop initializes one srcu_node structure. */
188         srcu_for_each_node_breadth_first(ssp, snp) {
189                 spin_lock_init(&ACCESS_PRIVATE(snp, lock));
190                 WARN_ON_ONCE(ARRAY_SIZE(snp->srcu_have_cbs) !=
191                              ARRAY_SIZE(snp->srcu_data_have_cbs));
192                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(snp->srcu_have_cbs); i++) {
193                         snp->srcu_have_cbs[i] = SRCU_SNP_INIT_SEQ;
194                         snp->srcu_data_have_cbs[i] = 0;
195                 }
196                 snp->srcu_gp_seq_needed_exp = SRCU_SNP_INIT_SEQ;
197                 snp->grplo = -1;
198                 snp->grphi = -1;
199                 if (snp == &ssp->srcu_sup->node[0]) {
200                         /* Root node, special case. */
201                         snp->srcu_parent = NULL;
202                         continue;
203                 }
204
205                 /* Non-root node. */
206                 if (snp == ssp->srcu_sup->level[level + 1])
207                         level++;
208                 snp->srcu_parent = ssp->srcu_sup->level[level - 1] +
209                                    (snp - ssp->srcu_sup->level[level]) /
210                                    levelspread[level - 1];
211         }
212
213         /*
214          * Initialize the per-CPU srcu_data array, which feeds into the
215          * leaves of the srcu_node tree.
216          */
217         level = rcu_num_lvls - 1;
218         snp_first = ssp->srcu_sup->level[level];
219         for_each_possible_cpu(cpu) {
220                 sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
221                 sdp->mynode = &snp_first[cpu / levelspread[level]];
222                 for (snp = sdp->mynode; snp != NULL; snp = snp->srcu_parent) {
223                         if (snp->grplo < 0)
224                                 snp->grplo = cpu;
225                         snp->grphi = cpu;
226                 }
227                 sdp->grpmask = 1UL << (cpu - sdp->mynode->grplo);
228         }
229         smp_store_release(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state, SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER);
230         return true;
231 }
232
233 /*
234  * Initialize non-compile-time initialized fields, including the
235  * associated srcu_node and srcu_data structures.  The is_static parameter
236  * tells us that ->sda has already been wired up to srcu_data.
237  */
238 static int init_srcu_struct_fields(struct srcu_struct *ssp, bool is_static)
239 {
240         if (!is_static)
241                 ssp->srcu_sup = kzalloc(sizeof(*ssp->srcu_sup), GFP_KERNEL);
242         if (!ssp->srcu_sup)
243                 return -ENOMEM;
244         if (!is_static)
245                 spin_lock_init(&ACCESS_PRIVATE(ssp->srcu_sup, lock));
246         ssp->srcu_sup->srcu_size_state = SRCU_SIZE_SMALL;
247         ssp->srcu_sup->node = NULL;
248         mutex_init(&ssp->srcu_sup->srcu_cb_mutex);
249         mutex_init(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
250         ssp->srcu_idx = 0;
251         ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq = SRCU_GP_SEQ_INITIAL_VAL;
252         ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq = 0;
253         mutex_init(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_mutex);
254         atomic_set(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt, 0);
255         INIT_DELAYED_WORK(&ssp->srcu_sup->work, process_srcu);
256         ssp->srcu_sup->sda_is_static = is_static;
257         if (!is_static)
258                 ssp->sda = alloc_percpu(struct srcu_data);
259         if (!ssp->sda)
260                 goto err_free_sup;
261         init_srcu_struct_data(ssp);
262         ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed_exp = SRCU_GP_SEQ_INITIAL_VAL;
263         ssp->srcu_sup->srcu_last_gp_end = ktime_get_mono_fast_ns();
264         if (READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_size_state) == SRCU_SIZE_SMALL && SRCU_SIZING_IS_INIT()) {
265                 if (!init_srcu_struct_nodes(ssp, GFP_ATOMIC))
266                         goto err_free_sda;
267                 WRITE_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_size_state, SRCU_SIZE_BIG);
268         }
269         ssp->srcu_sup->srcu_ssp = ssp;
270         smp_store_release(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed,
271                         SRCU_GP_SEQ_INITIAL_VAL); /* Init done. */
272         return 0;
273
274 err_free_sda:
275         if (!is_static) {
276                 free_percpu(ssp->sda);
277                 ssp->sda = NULL;
278         }
279 err_free_sup:
280         if (!is_static) {
281                 kfree(ssp->srcu_sup);
282                 ssp->srcu_sup = NULL;
283         }
284         return -ENOMEM;
285 }
286
287 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
288
289 int __init_srcu_struct(struct srcu_struct *ssp, const char *name,
290                        struct lock_class_key *key)
291 {
292         /* Don't re-initialize a lock while it is held. */
293         debug_check_no_locks_freed((void *)ssp, sizeof(*ssp));
294         lockdep_init_map(&ssp->dep_map, name, key, 0);
295         return init_srcu_struct_fields(ssp, false);
296 }
297 EXPORT_SYMBOL_GPL(__init_srcu_struct);
298
299 #else /* #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
300
301 /**
302  * init_srcu_struct - initialize a sleep-RCU structure
303  * @ssp: structure to initialize.
304  *
305  * Must invoke this on a given srcu_struct before passing that srcu_struct
306  * to any other function.  Each srcu_struct represents a separate domain
307  * of SRCU protection.
308  */
309 int init_srcu_struct(struct srcu_struct *ssp)
310 {
311         return init_srcu_struct_fields(ssp, false);
312 }
313 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_srcu_struct);
314
315 #endif /* #else #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
316
317 /*
318  * Initiate a transition to SRCU_SIZE_BIG with lock held.
319  */
320 static void __srcu_transition_to_big(struct srcu_struct *ssp)
321 {
322         lockdep_assert_held(&ACCESS_PRIVATE(ssp->srcu_sup, lock));
323         smp_store_release(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state, SRCU_SIZE_ALLOC);
324 }
325
326 /*
327  * Initiate an idempotent transition to SRCU_SIZE_BIG.
328  */
329 static void srcu_transition_to_big(struct srcu_struct *ssp)
330 {
331         unsigned long flags;
332
333         /* Double-checked locking on ->srcu_size-state. */
334         if (smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state) != SRCU_SIZE_SMALL)
335                 return;
336         spin_lock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
337         if (smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state) != SRCU_SIZE_SMALL) {
338                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
339                 return;
340         }
341         __srcu_transition_to_big(ssp);
342         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
343 }
344
345 /*
346  * Check to see if the just-encountered contention event justifies
347  * a transition to SRCU_SIZE_BIG.
348  */
349 static void spin_lock_irqsave_check_contention(struct srcu_struct *ssp)
350 {
351         unsigned long j;
352
353         if (!SRCU_SIZING_IS_CONTEND() || ssp->srcu_sup->srcu_size_state)
354                 return;
355         j = jiffies;
356         if (ssp->srcu_sup->srcu_size_jiffies != j) {
357                 ssp->srcu_sup->srcu_size_jiffies = j;
358                 ssp->srcu_sup->srcu_n_lock_retries = 0;
359         }
360         if (++ssp->srcu_sup->srcu_n_lock_retries <= small_contention_lim)
361                 return;
362         __srcu_transition_to_big(ssp);
363 }
364
365 /*
366  * Acquire the specified srcu_data structure's ->lock, but check for
367  * excessive contention, which results in initiation of a transition
368  * to SRCU_SIZE_BIG.  But only if the srcutree.convert_to_big module
369  * parameter permits this.
370  */
371 static void spin_lock_irqsave_sdp_contention(struct srcu_data *sdp, unsigned long *flags)
372 {
373         struct srcu_struct *ssp = sdp->ssp;
374
375         if (spin_trylock_irqsave_rcu_node(sdp, *flags))
376                 return;
377         spin_lock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, *flags);
378         spin_lock_irqsave_check_contention(ssp);
379         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, *flags);
380         spin_lock_irqsave_rcu_node(sdp, *flags);
381 }
382
383 /*
384  * Acquire the specified srcu_struct structure's ->lock, but check for
385  * excessive contention, which results in initiation of a transition
386  * to SRCU_SIZE_BIG.  But only if the srcutree.convert_to_big module
387  * parameter permits this.
388  */
389 static void spin_lock_irqsave_ssp_contention(struct srcu_struct *ssp, unsigned long *flags)
390 {
391         if (spin_trylock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, *flags))
392                 return;
393         spin_lock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, *flags);
394         spin_lock_irqsave_check_contention(ssp);
395 }
396
397 /*
398  * First-use initialization of statically allocated srcu_struct
399  * structure.  Wiring up the combining tree is more than can be
400  * done with compile-time initialization, so this check is added
401  * to each update-side SRCU primitive.  Use ssp->lock, which -is-
402  * compile-time initialized, to resolve races involving multiple
403  * CPUs trying to garner first-use privileges.
404  */
405 static void check_init_srcu_struct(struct srcu_struct *ssp)
406 {
407         unsigned long flags;
408
409         /* The smp_load_acquire() pairs with the smp_store_release(). */
410         if (!rcu_seq_state(smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed))) /*^^^*/
411                 return; /* Already initialized. */
412         spin_lock_irqsave_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
413         if (!rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)) {
414                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
415                 return;
416         }
417         init_srcu_struct_fields(ssp, true);
418         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
419 }
420
421 /*
422  * Returns approximate total of the readers' ->srcu_lock_count[] values
423  * for the rank of per-CPU counters specified by idx.
424  */
425 static unsigned long srcu_readers_lock_idx(struct srcu_struct *ssp, int idx)
426 {
427         int cpu;
428         unsigned long sum = 0;
429
430         for_each_possible_cpu(cpu) {
431                 struct srcu_data *cpuc = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
432
433                 sum += atomic_long_read(&cpuc->srcu_lock_count[idx]);
434         }
435         return sum;
436 }
437
438 /*
439  * Returns approximate total of the readers' ->srcu_unlock_count[] values
440  * for the rank of per-CPU counters specified by idx.
441  */
442 static unsigned long srcu_readers_unlock_idx(struct srcu_struct *ssp, int idx)
443 {
444         int cpu;
445         unsigned long mask = 0;
446         unsigned long sum = 0;
447
448         for_each_possible_cpu(cpu) {
449                 struct srcu_data *cpuc = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
450
451                 sum += atomic_long_read(&cpuc->srcu_unlock_count[idx]);
452                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_RCU))
453                         mask = mask | READ_ONCE(cpuc->srcu_nmi_safety);
454         }
455         WARN_ONCE(IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_RCU) && (mask & (mask >> 1)),
456                   "Mixed NMI-safe readers for srcu_struct at %ps.\n", ssp);
457         return sum;
458 }
459
460 /*
461  * Return true if the number of pre-existing readers is determined to
462  * be zero.
463  */
464 static bool srcu_readers_active_idx_check(struct srcu_struct *ssp, int idx)
465 {
466         unsigned long unlocks;
467
468         unlocks = srcu_readers_unlock_idx(ssp, idx);
469
470         /*
471          * Make sure that a lock is always counted if the corresponding
472          * unlock is counted. Needs to be a smp_mb() as the read side may
473          * contain a read from a variable that is written to before the
474          * synchronize_srcu() in the write side. In this case smp_mb()s
475          * A and B act like the store buffering pattern.
476          *
477          * This smp_mb() also pairs with smp_mb() C to prevent accesses
478          * after the synchronize_srcu() from being executed before the
479          * grace period ends.
480          */
481         smp_mb(); /* A */
482
483         /*
484          * If the locks are the same as the unlocks, then there must have
485          * been no readers on this index at some point in this function.
486          * But there might be more readers, as a task might have read
487          * the current ->srcu_idx but not yet have incremented its CPU's
488          * ->srcu_lock_count[idx] counter.  In fact, it is possible
489          * that most of the tasks have been preempted between fetching
490          * ->srcu_idx and incrementing ->srcu_lock_count[idx].  And there
491          * could be almost (ULONG_MAX / sizeof(struct task_struct)) tasks
492          * in a system whose address space was fully populated with memory.
493          * Call this quantity Nt.
494          *
495          * So suppose that the updater is preempted at this point in the
496          * code for a long time.  That now-preempted updater has already
497          * flipped ->srcu_idx (possibly during the preceding grace period),
498          * done an smp_mb() (again, possibly during the preceding grace
499          * period), and summed up the ->srcu_unlock_count[idx] counters.
500          * How many times can a given one of the aforementioned Nt tasks
501          * increment the old ->srcu_idx value's ->srcu_lock_count[idx]
502          * counter, in the absence of nesting?
503          *
504          * It can clearly do so once, given that it has already fetched
505          * the old value of ->srcu_idx and is just about to use that value
506          * to index its increment of ->srcu_lock_count[idx].  But as soon as
507          * it leaves that SRCU read-side critical section, it will increment
508          * ->srcu_unlock_count[idx], which must follow the updater's above
509          * read from that same value.  Thus, as soon the reading task does
510          * an smp_mb() and a later fetch from ->srcu_idx, that task will be
511          * guaranteed to get the new index.  Except that the increment of
512          * ->srcu_unlock_count[idx] in __srcu_read_unlock() is after the
513          * smp_mb(), and the fetch from ->srcu_idx in __srcu_read_lock()
514          * is before the smp_mb().  Thus, that task might not see the new
515          * value of ->srcu_idx until the -second- __srcu_read_lock(),
516          * which in turn means that this task might well increment
517          * ->srcu_lock_count[idx] for the old value of ->srcu_idx twice,
518          * not just once.
519          *
520          * However, it is important to note that a given smp_mb() takes
521          * effect not just for the task executing it, but also for any
522          * later task running on that same CPU.
523          *
524          * That is, there can be almost Nt + Nc further increments of
525          * ->srcu_lock_count[idx] for the old index, where Nc is the number
526          * of CPUs.  But this is OK because the size of the task_struct
527          * structure limits the value of Nt and current systems limit Nc
528          * to a few thousand.
529          *
530          * OK, but what about nesting?  This does impose a limit on
531          * nesting of half of the size of the task_struct structure
532          * (measured in bytes), which should be sufficient.  A late 2022
533          * TREE01 rcutorture run reported this size to be no less than
534          * 9408 bytes, allowing up to 4704 levels of nesting, which is
535          * comfortably beyond excessive.  Especially on 64-bit systems,
536          * which are unlikely to be configured with an address space fully
537          * populated with memory, at least not anytime soon.
538          */
539         return srcu_readers_lock_idx(ssp, idx) == unlocks;
540 }
541
542 /**
543  * srcu_readers_active - returns true if there are readers. and false
544  *                       otherwise
545  * @ssp: which srcu_struct to count active readers (holding srcu_read_lock).
546  *
547  * Note that this is not an atomic primitive, and can therefore suffer
548  * severe errors when invoked on an active srcu_struct.  That said, it
549  * can be useful as an error check at cleanup time.
550  */
551 static bool srcu_readers_active(struct srcu_struct *ssp)
552 {
553         int cpu;
554         unsigned long sum = 0;
555
556         for_each_possible_cpu(cpu) {
557                 struct srcu_data *cpuc = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
558
559                 sum += atomic_long_read(&cpuc->srcu_lock_count[0]);
560                 sum += atomic_long_read(&cpuc->srcu_lock_count[1]);
561                 sum -= atomic_long_read(&cpuc->srcu_unlock_count[0]);
562                 sum -= atomic_long_read(&cpuc->srcu_unlock_count[1]);
563         }
564         return sum;
565 }
566
567 /*
568  * We use an adaptive strategy for synchronize_srcu() and especially for
569  * synchronize_srcu_expedited().  We spin for a fixed time period
570  * (defined below, boot time configurable) to allow SRCU readers to exit
571  * their read-side critical sections.  If there are still some readers
572  * after one jiffy, we repeatedly block for one jiffy time periods.
573  * The blocking time is increased as the grace-period age increases,
574  * with max blocking time capped at 10 jiffies.
575  */
576 #define SRCU_DEFAULT_RETRY_CHECK_DELAY          5
577
578 static ulong srcu_retry_check_delay = SRCU_DEFAULT_RETRY_CHECK_DELAY;
579 module_param(srcu_retry_check_delay, ulong, 0444);
580
581 #define SRCU_INTERVAL           1               // Base delay if no expedited GPs pending.
582 #define SRCU_MAX_INTERVAL       10              // Maximum incremental delay from slow readers.
583
584 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_LO       3UL     // Lowmark on default per-GP-phase
585                                                         // no-delay instances.
586 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_HI       1000UL  // Highmark on default per-GP-phase
587                                                         // no-delay instances.
588
589 #define SRCU_UL_CLAMP_LO(val, low)      ((val) > (low) ? (val) : (low))
590 #define SRCU_UL_CLAMP_HI(val, high)     ((val) < (high) ? (val) : (high))
591 #define SRCU_UL_CLAMP(val, low, high)   SRCU_UL_CLAMP_HI(SRCU_UL_CLAMP_LO((val), (low)), (high))
592 // per-GP-phase no-delay instances adjusted to allow non-sleeping poll upto
593 // one jiffies time duration. Mult by 2 is done to factor in the srcu_get_delay()
594 // called from process_srcu().
595 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_ADJUSTED \
596         (2UL * USEC_PER_SEC / HZ / SRCU_DEFAULT_RETRY_CHECK_DELAY)
597
598 // Maximum per-GP-phase consecutive no-delay instances.
599 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE  \
600         SRCU_UL_CLAMP(SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_ADJUSTED,  \
601                       SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_LO,        \
602                       SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE_HI)
603
604 static ulong srcu_max_nodelay_phase = SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE;
605 module_param(srcu_max_nodelay_phase, ulong, 0444);
606
607 // Maximum consecutive no-delay instances.
608 #define SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY        (SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE > 100 ? \
609                                          SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY_PHASE : 100)
610
611 static ulong srcu_max_nodelay = SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY;
612 module_param(srcu_max_nodelay, ulong, 0444);
613
614 /*
615  * Return grace-period delay, zero if there are expedited grace
616  * periods pending, SRCU_INTERVAL otherwise.
617  */
618 static unsigned long srcu_get_delay(struct srcu_struct *ssp)
619 {
620         unsigned long gpstart;
621         unsigned long j;
622         unsigned long jbase = SRCU_INTERVAL;
623         struct srcu_usage *sup = ssp->srcu_sup;
624
625         if (ULONG_CMP_LT(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq), READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq_needed_exp)))
626                 jbase = 0;
627         if (rcu_seq_state(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq))) {
628                 j = jiffies - 1;
629                 gpstart = READ_ONCE(sup->srcu_gp_start);
630                 if (time_after(j, gpstart))
631                         jbase += j - gpstart;
632                 if (!jbase) {
633                         ASSERT_EXCLUSIVE_WRITER(sup->srcu_n_exp_nodelay);
634                         WRITE_ONCE(sup->srcu_n_exp_nodelay, READ_ONCE(sup->srcu_n_exp_nodelay) + 1);
635                         if (READ_ONCE(sup->srcu_n_exp_nodelay) > srcu_max_nodelay_phase)
636                                 jbase = 1;
637                 }
638         }
639         return jbase > SRCU_MAX_INTERVAL ? SRCU_MAX_INTERVAL : jbase;
640 }
641
642 /**
643  * cleanup_srcu_struct - deconstruct a sleep-RCU structure
644  * @ssp: structure to clean up.
645  *
646  * Must invoke this after you are finished using a given srcu_struct that
647  * was initialized via init_srcu_struct(), else you leak memory.
648  */
649 void cleanup_srcu_struct(struct srcu_struct *ssp)
650 {
651         int cpu;
652         struct srcu_usage *sup = ssp->srcu_sup;
653
654         if (WARN_ON(!srcu_get_delay(ssp)))
655                 return; /* Just leak it! */
656         if (WARN_ON(srcu_readers_active(ssp)))
657                 return; /* Just leak it! */
658         flush_delayed_work(&sup->work);
659         for_each_possible_cpu(cpu) {
660                 struct srcu_data *sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
661
662                 del_timer_sync(&sdp->delay_work);
663                 flush_work(&sdp->work);
664                 if (WARN_ON(rcu_segcblist_n_cbs(&sdp->srcu_cblist)))
665                         return; /* Forgot srcu_barrier(), so just leak it! */
666         }
667         if (WARN_ON(rcu_seq_state(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq)) != SRCU_STATE_IDLE) ||
668             WARN_ON(rcu_seq_current(&sup->srcu_gp_seq) != sup->srcu_gp_seq_needed) ||
669             WARN_ON(srcu_readers_active(ssp))) {
670                 pr_info("%s: Active srcu_struct %p read state: %d gp state: %lu/%lu\n",
671                         __func__, ssp, rcu_seq_state(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq)),
672                         rcu_seq_current(&sup->srcu_gp_seq), sup->srcu_gp_seq_needed);
673                 return; // Caller forgot to stop doing call_srcu()?
674                         // Or caller invoked start_poll_synchronize_srcu()
675                         // and then cleanup_srcu_struct() before that grace
676                         // period ended?
677         }
678         kfree(sup->node);
679         sup->node = NULL;
680         sup->srcu_size_state = SRCU_SIZE_SMALL;
681         if (!sup->sda_is_static) {
682                 free_percpu(ssp->sda);
683                 ssp->sda = NULL;
684                 kfree(sup);
685                 ssp->srcu_sup = NULL;
686         }
687 }
688 EXPORT_SYMBOL_GPL(cleanup_srcu_struct);
689
690 #ifdef CONFIG_PROVE_RCU
691 /*
692  * Check for consistent NMI safety.
693  */
694 void srcu_check_nmi_safety(struct srcu_struct *ssp, bool nmi_safe)
695 {
696         int nmi_safe_mask = 1 << nmi_safe;
697         int old_nmi_safe_mask;
698         struct srcu_data *sdp;
699
700         /* NMI-unsafe use in NMI is a bad sign */
701         WARN_ON_ONCE(!nmi_safe && in_nmi());
702         sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
703         old_nmi_safe_mask = READ_ONCE(sdp->srcu_nmi_safety);
704         if (!old_nmi_safe_mask) {
705                 WRITE_ONCE(sdp->srcu_nmi_safety, nmi_safe_mask);
706                 return;
707         }
708         WARN_ONCE(old_nmi_safe_mask != nmi_safe_mask, "CPU %d old state %d new state %d\n", sdp->cpu, old_nmi_safe_mask, nmi_safe_mask);
709 }
710 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcu_check_nmi_safety);
711 #endif /* CONFIG_PROVE_RCU */
712
713 /*
714  * Counts the new reader in the appropriate per-CPU element of the
715  * srcu_struct.
716  * Returns an index that must be passed to the matching srcu_read_unlock().
717  */
718 int __srcu_read_lock(struct srcu_struct *ssp)
719 {
720         int idx;
721
722         idx = READ_ONCE(ssp->srcu_idx) & 0x1;
723         this_cpu_inc(ssp->sda->srcu_lock_count[idx].counter);
724         smp_mb(); /* B */  /* Avoid leaking the critical section. */
725         return idx;
726 }
727 EXPORT_SYMBOL_GPL(__srcu_read_lock);
728
729 /*
730  * Removes the count for the old reader from the appropriate per-CPU
731  * element of the srcu_struct.  Note that this may well be a different
732  * CPU than that which was incremented by the corresponding srcu_read_lock().
733  */
734 void __srcu_read_unlock(struct srcu_struct *ssp, int idx)
735 {
736         smp_mb(); /* C */  /* Avoid leaking the critical section. */
737         this_cpu_inc(ssp->sda->srcu_unlock_count[idx].counter);
738 }
739 EXPORT_SYMBOL_GPL(__srcu_read_unlock);
740
741 #ifdef CONFIG_NEED_SRCU_NMI_SAFE
742
743 /*
744  * Counts the new reader in the appropriate per-CPU element of the
745  * srcu_struct, but in an NMI-safe manner using RMW atomics.
746  * Returns an index that must be passed to the matching srcu_read_unlock().
747  */
748 int __srcu_read_lock_nmisafe(struct srcu_struct *ssp)
749 {
750         int idx;
751         struct srcu_data *sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
752
753         idx = READ_ONCE(ssp->srcu_idx) & 0x1;
754         atomic_long_inc(&sdp->srcu_lock_count[idx]);
755         smp_mb__after_atomic(); /* B */  /* Avoid leaking the critical section. */
756         return idx;
757 }
758 EXPORT_SYMBOL_GPL(__srcu_read_lock_nmisafe);
759
760 /*
761  * Removes the count for the old reader from the appropriate per-CPU
762  * element of the srcu_struct.  Note that this may well be a different
763  * CPU than that which was incremented by the corresponding srcu_read_lock().
764  */
765 void __srcu_read_unlock_nmisafe(struct srcu_struct *ssp, int idx)
766 {
767         struct srcu_data *sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
768
769         smp_mb__before_atomic(); /* C */  /* Avoid leaking the critical section. */
770         atomic_long_inc(&sdp->srcu_unlock_count[idx]);
771 }
772 EXPORT_SYMBOL_GPL(__srcu_read_unlock_nmisafe);
773
774 #endif // CONFIG_NEED_SRCU_NMI_SAFE
775
776 /*
777  * Start an SRCU grace period.
778  */
779 static void srcu_gp_start(struct srcu_struct *ssp)
780 {
781         int state;
782
783         lockdep_assert_held(&ACCESS_PRIVATE(ssp->srcu_sup, lock));
784         WARN_ON_ONCE(ULONG_CMP_GE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed));
785         WRITE_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_start, jiffies);
786         WRITE_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_n_exp_nodelay, 0);
787         smp_mb(); /* Order prior store to ->srcu_gp_seq_needed vs. GP start. */
788         rcu_seq_start(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
789         state = rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
790         WARN_ON_ONCE(state != SRCU_STATE_SCAN1);
791 }
792
793
794 static void srcu_delay_timer(struct timer_list *t)
795 {
796         struct srcu_data *sdp = container_of(t, struct srcu_data, delay_work);
797
798         queue_work_on(sdp->cpu, rcu_gp_wq, &sdp->work);
799 }
800
801 static void srcu_queue_delayed_work_on(struct srcu_data *sdp,
802                                        unsigned long delay)
803 {
804         if (!delay) {
805                 queue_work_on(sdp->cpu, rcu_gp_wq, &sdp->work);
806                 return;
807         }
808
809         timer_reduce(&sdp->delay_work, jiffies + delay);
810 }
811
812 /*
813  * Schedule callback invocation for the specified srcu_data structure,
814  * if possible, on the corresponding CPU.
815  */
816 static void srcu_schedule_cbs_sdp(struct srcu_data *sdp, unsigned long delay)
817 {
818         srcu_queue_delayed_work_on(sdp, delay);
819 }
820
821 /*
822  * Schedule callback invocation for all srcu_data structures associated
823  * with the specified srcu_node structure that have callbacks for the
824  * just-completed grace period, the one corresponding to idx.  If possible,
825  * schedule this invocation on the corresponding CPUs.
826  */
827 static void srcu_schedule_cbs_snp(struct srcu_struct *ssp, struct srcu_node *snp,
828                                   unsigned long mask, unsigned long delay)
829 {
830         int cpu;
831
832         for (cpu = snp->grplo; cpu <= snp->grphi; cpu++) {
833                 if (!(mask & (1UL << (cpu - snp->grplo))))
834                         continue;
835                 srcu_schedule_cbs_sdp(per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu), delay);
836         }
837 }
838
839 /*
840  * Note the end of an SRCU grace period.  Initiates callback invocation
841  * and starts a new grace period if needed.
842  *
843  * The ->srcu_cb_mutex acquisition does not protect any data, but
844  * instead prevents more than one grace period from starting while we
845  * are initiating callback invocation.  This allows the ->srcu_have_cbs[]
846  * array to have a finite number of elements.
847  */
848 static void srcu_gp_end(struct srcu_struct *ssp)
849 {
850         unsigned long cbdelay = 1;
851         bool cbs;
852         bool last_lvl;
853         int cpu;
854         unsigned long gpseq;
855         int idx;
856         unsigned long mask;
857         struct srcu_data *sdp;
858         unsigned long sgsne;
859         struct srcu_node *snp;
860         int ss_state;
861         struct srcu_usage *sup = ssp->srcu_sup;
862
863         /* Prevent more than one additional grace period. */
864         mutex_lock(&sup->srcu_cb_mutex);
865
866         /* End the current grace period. */
867         spin_lock_irq_rcu_node(sup);
868         idx = rcu_seq_state(sup->srcu_gp_seq);
869         WARN_ON_ONCE(idx != SRCU_STATE_SCAN2);
870         if (ULONG_CMP_LT(READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq), READ_ONCE(sup->srcu_gp_seq_needed_exp)))
871                 cbdelay = 0;
872
873         WRITE_ONCE(sup->srcu_last_gp_end, ktime_get_mono_fast_ns());
874         rcu_seq_end(&sup->srcu_gp_seq);
875         gpseq = rcu_seq_current(&sup->srcu_gp_seq);
876         if (ULONG_CMP_LT(sup->srcu_gp_seq_needed_exp, gpseq))
877                 WRITE_ONCE(sup->srcu_gp_seq_needed_exp, gpseq);
878         spin_unlock_irq_rcu_node(sup);
879         mutex_unlock(&sup->srcu_gp_mutex);
880         /* A new grace period can start at this point.  But only one. */
881
882         /* Initiate callback invocation as needed. */
883         ss_state = smp_load_acquire(&sup->srcu_size_state);
884         if (ss_state < SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER) {
885                 srcu_schedule_cbs_sdp(per_cpu_ptr(ssp->sda, get_boot_cpu_id()),
886                                         cbdelay);
887         } else {
888                 idx = rcu_seq_ctr(gpseq) % ARRAY_SIZE(snp->srcu_have_cbs);
889                 srcu_for_each_node_breadth_first(ssp, snp) {
890                         spin_lock_irq_rcu_node(snp);
891                         cbs = false;
892                         last_lvl = snp >= sup->level[rcu_num_lvls - 1];
893                         if (last_lvl)
894                                 cbs = ss_state < SRCU_SIZE_BIG || snp->srcu_have_cbs[idx] == gpseq;
895                         snp->srcu_have_cbs[idx] = gpseq;
896                         rcu_seq_set_state(&snp->srcu_have_cbs[idx], 1);
897                         sgsne = snp->srcu_gp_seq_needed_exp;
898                         if (srcu_invl_snp_seq(sgsne) || ULONG_CMP_LT(sgsne, gpseq))
899                                 WRITE_ONCE(snp->srcu_gp_seq_needed_exp, gpseq);
900                         if (ss_state < SRCU_SIZE_BIG)
901                                 mask = ~0;
902                         else
903                                 mask = snp->srcu_data_have_cbs[idx];
904                         snp->srcu_data_have_cbs[idx] = 0;
905                         spin_unlock_irq_rcu_node(snp);
906                         if (cbs)
907                                 srcu_schedule_cbs_snp(ssp, snp, mask, cbdelay);
908                 }
909         }
910
911         /* Occasionally prevent srcu_data counter wrap. */
912         if (!(gpseq & counter_wrap_check))
913                 for_each_possible_cpu(cpu) {
914                         sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
915                         spin_lock_irq_rcu_node(sdp);
916                         if (ULONG_CMP_GE(gpseq, sdp->srcu_gp_seq_needed + 100))
917                                 sdp->srcu_gp_seq_needed = gpseq;
918                         if (ULONG_CMP_GE(gpseq, sdp->srcu_gp_seq_needed_exp + 100))
919                                 sdp->srcu_gp_seq_needed_exp = gpseq;
920                         spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
921                 }
922
923         /* Callback initiation done, allow grace periods after next. */
924         mutex_unlock(&sup->srcu_cb_mutex);
925
926         /* Start a new grace period if needed. */
927         spin_lock_irq_rcu_node(sup);
928         gpseq = rcu_seq_current(&sup->srcu_gp_seq);
929         if (!rcu_seq_state(gpseq) &&
930             ULONG_CMP_LT(gpseq, sup->srcu_gp_seq_needed)) {
931                 srcu_gp_start(ssp);
932                 spin_unlock_irq_rcu_node(sup);
933                 srcu_reschedule(ssp, 0);
934         } else {
935                 spin_unlock_irq_rcu_node(sup);
936         }
937
938         /* Transition to big if needed. */
939         if (ss_state != SRCU_SIZE_SMALL && ss_state != SRCU_SIZE_BIG) {
940                 if (ss_state == SRCU_SIZE_ALLOC)
941                         init_srcu_struct_nodes(ssp, GFP_KERNEL);
942                 else
943                         smp_store_release(&sup->srcu_size_state, ss_state + 1);
944         }
945 }
946
947 /*
948  * Funnel-locking scheme to scalably mediate many concurrent expedited
949  * grace-period requests.  This function is invoked for the first known
950  * expedited request for a grace period that has already been requested,
951  * but without expediting.  To start a completely new grace period,
952  * whether expedited or not, use srcu_funnel_gp_start() instead.
953  */
954 static void srcu_funnel_exp_start(struct srcu_struct *ssp, struct srcu_node *snp,
955                                   unsigned long s)
956 {
957         unsigned long flags;
958         unsigned long sgsne;
959
960         if (snp)
961                 for (; snp != NULL; snp = snp->srcu_parent) {
962                         sgsne = READ_ONCE(snp->srcu_gp_seq_needed_exp);
963                         if (WARN_ON_ONCE(rcu_seq_done(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, s)) ||
964                             (!srcu_invl_snp_seq(sgsne) && ULONG_CMP_GE(sgsne, s)))
965                                 return;
966                         spin_lock_irqsave_rcu_node(snp, flags);
967                         sgsne = snp->srcu_gp_seq_needed_exp;
968                         if (!srcu_invl_snp_seq(sgsne) && ULONG_CMP_GE(sgsne, s)) {
969                                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(snp, flags);
970                                 return;
971                         }
972                         WRITE_ONCE(snp->srcu_gp_seq_needed_exp, s);
973                         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(snp, flags);
974                 }
975         spin_lock_irqsave_ssp_contention(ssp, &flags);
976         if (ULONG_CMP_LT(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed_exp, s))
977                 WRITE_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed_exp, s);
978         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(ssp->srcu_sup, flags);
979 }
980
981 /*
982  * Funnel-locking scheme to scalably mediate many concurrent grace-period
983  * requests.  The winner has to do the work of actually starting grace
984  * period s.  Losers must either ensure that their desired grace-period
985  * number is recorded on at least their leaf srcu_node structure, or they
986  * must take steps to invoke their own callbacks.
987  *
988  * Note that this function also does the work of srcu_funnel_exp_start(),
989  * in some cases by directly invoking it.
990  *
991  * The srcu read lock should be hold around this function. And s is a seq snap
992  * after holding that lock.
993  */
994 static void srcu_funnel_gp_start(struct srcu_struct *ssp, struct srcu_data *sdp,
995                                  unsigned long s, bool do_norm)
996 {
997         unsigned long flags;
998         int idx = rcu_seq_ctr(s) % ARRAY_SIZE(sdp->mynode->srcu_have_cbs);
999         unsigned long sgsne;
1000         struct srcu_node *snp;
1001         struct srcu_node *snp_leaf;
1002         unsigned long snp_seq;
1003         struct srcu_usage *sup = ssp->srcu_sup;
1004
1005         /* Ensure that snp node tree is fully initialized before traversing it */
1006         if (smp_load_acquire(&sup->srcu_size_state) < SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER)
1007                 snp_leaf = NULL;
1008         else
1009                 snp_leaf = sdp->mynode;
1010
1011         if (snp_leaf)
1012                 /* Each pass through the loop does one level of the srcu_node tree. */
1013                 for (snp = snp_leaf; snp != NULL; snp = snp->srcu_parent) {
1014                         if (WARN_ON_ONCE(rcu_seq_done(&sup->srcu_gp_seq, s)) && snp != snp_leaf)
1015                                 return; /* GP already done and CBs recorded. */
1016                         spin_lock_irqsave_rcu_node(snp, flags);
1017                         snp_seq = snp->srcu_have_cbs[idx];
1018                         if (!srcu_invl_snp_seq(snp_seq) && ULONG_CMP_GE(snp_seq, s)) {
1019                                 if (snp == snp_leaf && snp_seq == s)
1020                                         snp->srcu_data_have_cbs[idx] |= sdp->grpmask;
1021                                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(snp, flags);
1022                                 if (snp == snp_leaf && snp_seq != s) {
1023                                         srcu_schedule_cbs_sdp(sdp, do_norm ? SRCU_INTERVAL : 0);
1024                                         return;
1025                                 }
1026                                 if (!do_norm)
1027                                         srcu_funnel_exp_start(ssp, snp, s);
1028                                 return;
1029                         }
1030                         snp->srcu_have_cbs[idx] = s;
1031                         if (snp == snp_leaf)
1032                                 snp->srcu_data_have_cbs[idx] |= sdp->grpmask;
1033                         sgsne = snp->srcu_gp_seq_needed_exp;
1034                         if (!do_norm && (srcu_invl_snp_seq(sgsne) || ULONG_CMP_LT(sgsne, s)))
1035                                 WRITE_ONCE(snp->srcu_gp_seq_needed_exp, s);
1036                         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(snp, flags);
1037                 }
1038
1039         /* Top of tree, must ensure the grace period will be started. */
1040         spin_lock_irqsave_ssp_contention(ssp, &flags);
1041         if (ULONG_CMP_LT(sup->srcu_gp_seq_needed, s)) {
1042                 /*
1043                  * Record need for grace period s.  Pair with load
1044                  * acquire setting up for initialization.
1045                  */
1046                 smp_store_release(&sup->srcu_gp_seq_needed, s); /*^^^*/
1047         }
1048         if (!do_norm && ULONG_CMP_LT(sup->srcu_gp_seq_needed_exp, s))
1049                 WRITE_ONCE(sup->srcu_gp_seq_needed_exp, s);
1050
1051         /* If grace period not already in progress, start it. */
1052         if (!WARN_ON_ONCE(rcu_seq_done(&sup->srcu_gp_seq, s)) &&
1053             rcu_seq_state(sup->srcu_gp_seq) == SRCU_STATE_IDLE) {
1054                 WARN_ON_ONCE(ULONG_CMP_GE(sup->srcu_gp_seq, sup->srcu_gp_seq_needed));
1055                 srcu_gp_start(ssp);
1056
1057                 // And how can that list_add() in the "else" clause
1058                 // possibly be safe for concurrent execution?  Well,
1059                 // it isn't.  And it does not have to be.  After all, it
1060                 // can only be executed during early boot when there is only
1061                 // the one boot CPU running with interrupts still disabled.
1062                 if (likely(srcu_init_done))
1063                         queue_delayed_work(rcu_gp_wq, &sup->work,
1064                                            !!srcu_get_delay(ssp));
1065                 else if (list_empty(&sup->work.work.entry))
1066                         list_add(&sup->work.work.entry, &srcu_boot_list);
1067         }
1068         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sup, flags);
1069 }
1070
1071 /*
1072  * Wait until all readers counted by array index idx complete, but
1073  * loop an additional time if there is an expedited grace period pending.
1074  * The caller must ensure that ->srcu_idx is not changed while checking.
1075  */
1076 static bool try_check_zero(struct srcu_struct *ssp, int idx, int trycount)
1077 {
1078         unsigned long curdelay;
1079
1080         curdelay = !srcu_get_delay(ssp);
1081
1082         for (;;) {
1083                 if (srcu_readers_active_idx_check(ssp, idx))
1084                         return true;
1085                 if ((--trycount + curdelay) <= 0)
1086                         return false;
1087                 udelay(srcu_retry_check_delay);
1088         }
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Increment the ->srcu_idx counter so that future SRCU readers will
1093  * use the other rank of the ->srcu_(un)lock_count[] arrays.  This allows
1094  * us to wait for pre-existing readers in a starvation-free manner.
1095  */
1096 static void srcu_flip(struct srcu_struct *ssp)
1097 {
1098         /*
1099          * Because the flip of ->srcu_idx is executed only if the
1100          * preceding call to srcu_readers_active_idx_check() found that
1101          * the ->srcu_unlock_count[] and ->srcu_lock_count[] sums matched
1102          * and because that summing uses atomic_long_read(), there is
1103          * ordering due to a control dependency between that summing and
1104          * the WRITE_ONCE() in this call to srcu_flip().  This ordering
1105          * ensures that if this updater saw a given reader's increment from
1106          * __srcu_read_lock(), that reader was using a value of ->srcu_idx
1107          * from before the previous call to srcu_flip(), which should be
1108          * quite rare.  This ordering thus helps forward progress because
1109          * the grace period could otherwise be delayed by additional
1110          * calls to __srcu_read_lock() using that old (soon to be new)
1111          * value of ->srcu_idx.
1112          *
1113          * This sum-equality check and ordering also ensures that if
1114          * a given call to __srcu_read_lock() uses the new value of
1115          * ->srcu_idx, this updater's earlier scans cannot have seen
1116          * that reader's increments, which is all to the good, because
1117          * this grace period need not wait on that reader.  After all,
1118          * if those earlier scans had seen that reader, there would have
1119          * been a sum mismatch and this code would not be reached.
1120          *
1121          * This means that the following smp_mb() is redundant, but
1122          * it stays until either (1) Compilers learn about this sort of
1123          * control dependency or (2) Some production workload running on
1124          * a production system is unduly delayed by this slowpath smp_mb().
1125          */
1126         smp_mb(); /* E */  /* Pairs with B and C. */
1127
1128         WRITE_ONCE(ssp->srcu_idx, ssp->srcu_idx + 1); // Flip the counter.
1129
1130         /*
1131          * Ensure that if the updater misses an __srcu_read_unlock()
1132          * increment, that task's __srcu_read_lock() following its next
1133          * __srcu_read_lock() or __srcu_read_unlock() will see the above
1134          * counter update.  Note that both this memory barrier and the
1135          * one in srcu_readers_active_idx_check() provide the guarantee
1136          * for __srcu_read_lock().
1137          */
1138         smp_mb(); /* D */  /* Pairs with C. */
1139 }
1140
1141 /*
1142  * If SRCU is likely idle, return true, otherwise return false.
1143  *
1144  * Note that it is OK for several current from-idle requests for a new
1145  * grace period from idle to specify expediting because they will all end
1146  * up requesting the same grace period anyhow.  So no loss.
1147  *
1148  * Note also that if any CPU (including the current one) is still invoking
1149  * callbacks, this function will nevertheless say "idle".  This is not
1150  * ideal, but the overhead of checking all CPUs' callback lists is even
1151  * less ideal, especially on large systems.  Furthermore, the wakeup
1152  * can happen before the callback is fully removed, so we have no choice
1153  * but to accept this type of error.
1154  *
1155  * This function is also subject to counter-wrap errors, but let's face
1156  * it, if this function was preempted for enough time for the counters
1157  * to wrap, it really doesn't matter whether or not we expedite the grace
1158  * period.  The extra overhead of a needlessly expedited grace period is
1159  * negligible when amortized over that time period, and the extra latency
1160  * of a needlessly non-expedited grace period is similarly negligible.
1161  */
1162 static bool srcu_might_be_idle(struct srcu_struct *ssp)
1163 {
1164         unsigned long curseq;
1165         unsigned long flags;
1166         struct srcu_data *sdp;
1167         unsigned long t;
1168         unsigned long tlast;
1169
1170         check_init_srcu_struct(ssp);
1171         /* If the local srcu_data structure has callbacks, not idle.  */
1172         sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
1173         spin_lock_irqsave_rcu_node(sdp, flags);
1174         if (rcu_segcblist_pend_cbs(&sdp->srcu_cblist)) {
1175                 spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sdp, flags);
1176                 return false; /* Callbacks already present, so not idle. */
1177         }
1178         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sdp, flags);
1179
1180         /*
1181          * No local callbacks, so probabilistically probe global state.
1182          * Exact information would require acquiring locks, which would
1183          * kill scalability, hence the probabilistic nature of the probe.
1184          */
1185
1186         /* First, see if enough time has passed since the last GP. */
1187         t = ktime_get_mono_fast_ns();
1188         tlast = READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_last_gp_end);
1189         if (exp_holdoff == 0 ||
1190             time_in_range_open(t, tlast, tlast + exp_holdoff))
1191                 return false; /* Too soon after last GP. */
1192
1193         /* Next, check for probable idleness. */
1194         curseq = rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
1195         smp_mb(); /* Order ->srcu_gp_seq with ->srcu_gp_seq_needed. */
1196         if (ULONG_CMP_LT(curseq, READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)))
1197                 return false; /* Grace period in progress, so not idle. */
1198         smp_mb(); /* Order ->srcu_gp_seq with prior access. */
1199         if (curseq != rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq))
1200                 return false; /* GP # changed, so not idle. */
1201         return true; /* With reasonable probability, idle! */
1202 }
1203
1204 /*
1205  * SRCU callback function to leak a callback.
1206  */
1207 static void srcu_leak_callback(struct rcu_head *rhp)
1208 {
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Start an SRCU grace period, and also queue the callback if non-NULL.
1213  */
1214 static unsigned long srcu_gp_start_if_needed(struct srcu_struct *ssp,
1215                                              struct rcu_head *rhp, bool do_norm)
1216 {
1217         unsigned long flags;
1218         int idx;
1219         bool needexp = false;
1220         bool needgp = false;
1221         unsigned long s;
1222         struct srcu_data *sdp;
1223         struct srcu_node *sdp_mynode;
1224         int ss_state;
1225
1226         check_init_srcu_struct(ssp);
1227         /*
1228          * While starting a new grace period, make sure we are in an
1229          * SRCU read-side critical section so that the grace-period
1230          * sequence number cannot wrap around in the meantime.
1231          */
1232         idx = __srcu_read_lock_nmisafe(ssp);
1233         ss_state = smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state);
1234         if (ss_state < SRCU_SIZE_WAIT_CALL)
1235                 sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, get_boot_cpu_id());
1236         else
1237                 sdp = raw_cpu_ptr(ssp->sda);
1238         spin_lock_irqsave_sdp_contention(sdp, &flags);
1239         if (rhp)
1240                 rcu_segcblist_enqueue(&sdp->srcu_cblist, rhp);
1241         /*
1242          * It's crucial to capture the snapshot 's' for acceleration before
1243          * reading the current gp_seq that is used for advancing. This is
1244          * essential because if the acceleration snapshot is taken after a
1245          * failed advancement attempt, there's a risk that a grace period may
1246          * conclude and a new one may start in the interim. If the snapshot is
1247          * captured after this sequence of events, the acceleration snapshot 's'
1248          * could be excessively advanced, leading to acceleration failure.
1249          * In such a scenario, an 'acceleration leak' can occur, where new
1250          * callbacks become indefinitely stuck in the RCU_NEXT_TAIL segment.
1251          * Also note that encountering advancing failures is a normal
1252          * occurrence when the grace period for RCU_WAIT_TAIL is in progress.
1253          *
1254          * To see this, consider the following events which occur if
1255          * rcu_seq_snap() were to be called after advance:
1256          *
1257          *  1) The RCU_WAIT_TAIL segment has callbacks (gp_num = X + 4) and the
1258          *     RCU_NEXT_READY_TAIL also has callbacks (gp_num = X + 8).
1259          *
1260          *  2) The grace period for RCU_WAIT_TAIL is seen as started but not
1261          *     completed so rcu_seq_current() returns X + SRCU_STATE_SCAN1.
1262          *
1263          *  3) This value is passed to rcu_segcblist_advance() which can't move
1264          *     any segment forward and fails.
1265          *
1266          *  4) srcu_gp_start_if_needed() still proceeds with callback acceleration.
1267          *     But then the call to rcu_seq_snap() observes the grace period for the
1268          *     RCU_WAIT_TAIL segment as completed and the subsequent one for the
1269          *     RCU_NEXT_READY_TAIL segment as started (ie: X + 4 + SRCU_STATE_SCAN1)
1270          *     so it returns a snapshot of the next grace period, which is X + 12.
1271          *
1272          *  5) The value of X + 12 is passed to rcu_segcblist_accelerate() but the
1273          *     freshly enqueued callback in RCU_NEXT_TAIL can't move to
1274          *     RCU_NEXT_READY_TAIL which already has callbacks for a previous grace
1275          *     period (gp_num = X + 8). So acceleration fails.
1276          */
1277         s = rcu_seq_snap(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
1278         if (rhp) {
1279                 rcu_segcblist_advance(&sdp->srcu_cblist,
1280                                       rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq));
1281                 /*
1282                  * Acceleration can never fail because the base current gp_seq
1283                  * used for acceleration is <= the value of gp_seq used for
1284                  * advancing. This means that RCU_NEXT_TAIL segment will
1285                  * always be able to be emptied by the acceleration into the
1286                  * RCU_NEXT_READY_TAIL or RCU_WAIT_TAIL segments.
1287                  */
1288                 WARN_ON_ONCE(!rcu_segcblist_accelerate(&sdp->srcu_cblist, s));
1289         }
1290         if (ULONG_CMP_LT(sdp->srcu_gp_seq_needed, s)) {
1291                 sdp->srcu_gp_seq_needed = s;
1292                 needgp = true;
1293         }
1294         if (!do_norm && ULONG_CMP_LT(sdp->srcu_gp_seq_needed_exp, s)) {
1295                 sdp->srcu_gp_seq_needed_exp = s;
1296                 needexp = true;
1297         }
1298         spin_unlock_irqrestore_rcu_node(sdp, flags);
1299
1300         /* Ensure that snp node tree is fully initialized before traversing it */
1301         if (ss_state < SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER)
1302                 sdp_mynode = NULL;
1303         else
1304                 sdp_mynode = sdp->mynode;
1305
1306         if (needgp)
1307                 srcu_funnel_gp_start(ssp, sdp, s, do_norm);
1308         else if (needexp)
1309                 srcu_funnel_exp_start(ssp, sdp_mynode, s);
1310         __srcu_read_unlock_nmisafe(ssp, idx);
1311         return s;
1312 }
1313
1314 /*
1315  * Enqueue an SRCU callback on the srcu_data structure associated with
1316  * the current CPU and the specified srcu_struct structure, initiating
1317  * grace-period processing if it is not already running.
1318  *
1319  * Note that all CPUs must agree that the grace period extended beyond
1320  * all pre-existing SRCU read-side critical section.  On systems with
1321  * more than one CPU, this means that when "func()" is invoked, each CPU
1322  * is guaranteed to have executed a full memory barrier since the end of
1323  * its last corresponding SRCU read-side critical section whose beginning
1324  * preceded the call to call_srcu().  It also means that each CPU executing
1325  * an SRCU read-side critical section that continues beyond the start of
1326  * "func()" must have executed a memory barrier after the call_srcu()
1327  * but before the beginning of that SRCU read-side critical section.
1328  * Note that these guarantees include CPUs that are offline, idle, or
1329  * executing in user mode, as well as CPUs that are executing in the kernel.
1330  *
1331  * Furthermore, if CPU A invoked call_srcu() and CPU B invoked the
1332  * resulting SRCU callback function "func()", then both CPU A and CPU
1333  * B are guaranteed to execute a full memory barrier during the time
1334  * interval between the call to call_srcu() and the invocation of "func()".
1335  * This guarantee applies even if CPU A and CPU B are the same CPU (but
1336  * again only if the system has more than one CPU).
1337  *
1338  * Of course, these guarantees apply only for invocations of call_srcu(),
1339  * srcu_read_lock(), and srcu_read_unlock() that are all passed the same
1340  * srcu_struct structure.
1341  */
1342 static void __call_srcu(struct srcu_struct *ssp, struct rcu_head *rhp,
1343                         rcu_callback_t func, bool do_norm)
1344 {
1345         if (debug_rcu_head_queue(rhp)) {
1346                 /* Probable double call_srcu(), so leak the callback. */
1347                 WRITE_ONCE(rhp->func, srcu_leak_callback);
1348                 WARN_ONCE(1, "call_srcu(): Leaked duplicate callback\n");
1349                 return;
1350         }
1351         rhp->func = func;
1352         (void)srcu_gp_start_if_needed(ssp, rhp, do_norm);
1353 }
1354
1355 /**
1356  * call_srcu() - Queue a callback for invocation after an SRCU grace period
1357  * @ssp: srcu_struct in queue the callback
1358  * @rhp: structure to be used for queueing the SRCU callback.
1359  * @func: function to be invoked after the SRCU grace period
1360  *
1361  * The callback function will be invoked some time after a full SRCU
1362  * grace period elapses, in other words after all pre-existing SRCU
1363  * read-side critical sections have completed.  However, the callback
1364  * function might well execute concurrently with other SRCU read-side
1365  * critical sections that started after call_srcu() was invoked.  SRCU
1366  * read-side critical sections are delimited by srcu_read_lock() and
1367  * srcu_read_unlock(), and may be nested.
1368  *
1369  * The callback will be invoked from process context, but must nevertheless
1370  * be fast and must not block.
1371  */
1372 void call_srcu(struct srcu_struct *ssp, struct rcu_head *rhp,
1373                rcu_callback_t func)
1374 {
1375         __call_srcu(ssp, rhp, func, true);
1376 }
1377 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_srcu);
1378
1379 /*
1380  * Helper function for synchronize_srcu() and synchronize_srcu_expedited().
1381  */
1382 static void __synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp, bool do_norm)
1383 {
1384         struct rcu_synchronize rcu;
1385
1386         srcu_lock_sync(&ssp->dep_map);
1387
1388         RCU_LOCKDEP_WARN(lockdep_is_held(ssp) ||
1389                          lock_is_held(&rcu_bh_lock_map) ||
1390                          lock_is_held(&rcu_lock_map) ||
1391                          lock_is_held(&rcu_sched_lock_map),
1392                          "Illegal synchronize_srcu() in same-type SRCU (or in RCU) read-side critical section");
1393
1394         if (rcu_scheduler_active == RCU_SCHEDULER_INACTIVE)
1395                 return;
1396         might_sleep();
1397         check_init_srcu_struct(ssp);
1398         init_completion(&rcu.completion);
1399         init_rcu_head_on_stack(&rcu.head);
1400         __call_srcu(ssp, &rcu.head, wakeme_after_rcu, do_norm);
1401         wait_for_completion(&rcu.completion);
1402         destroy_rcu_head_on_stack(&rcu.head);
1403
1404         /*
1405          * Make sure that later code is ordered after the SRCU grace
1406          * period.  This pairs with the spin_lock_irq_rcu_node()
1407          * in srcu_invoke_callbacks().  Unlike Tree RCU, this is needed
1408          * because the current CPU might have been totally uninvolved with
1409          * (and thus unordered against) that grace period.
1410          */
1411         smp_mb();
1412 }
1413
1414 /**
1415  * synchronize_srcu_expedited - Brute-force SRCU grace period
1416  * @ssp: srcu_struct with which to synchronize.
1417  *
1418  * Wait for an SRCU grace period to elapse, but be more aggressive about
1419  * spinning rather than blocking when waiting.
1420  *
1421  * Note that synchronize_srcu_expedited() has the same deadlock and
1422  * memory-ordering properties as does synchronize_srcu().
1423  */
1424 void synchronize_srcu_expedited(struct srcu_struct *ssp)
1425 {
1426         __synchronize_srcu(ssp, rcu_gp_is_normal());
1427 }
1428 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_srcu_expedited);
1429
1430 /**
1431  * synchronize_srcu - wait for prior SRCU read-side critical-section completion
1432  * @ssp: srcu_struct with which to synchronize.
1433  *
1434  * Wait for the count to drain to zero of both indexes. To avoid the
1435  * possible starvation of synchronize_srcu(), it waits for the count of
1436  * the index=((->srcu_idx & 1) ^ 1) to drain to zero at first,
1437  * and then flip the srcu_idx and wait for the count of the other index.
1438  *
1439  * Can block; must be called from process context.
1440  *
1441  * Note that it is illegal to call synchronize_srcu() from the corresponding
1442  * SRCU read-side critical section; doing so will result in deadlock.
1443  * However, it is perfectly legal to call synchronize_srcu() on one
1444  * srcu_struct from some other srcu_struct's read-side critical section,
1445  * as long as the resulting graph of srcu_structs is acyclic.
1446  *
1447  * There are memory-ordering constraints implied by synchronize_srcu().
1448  * On systems with more than one CPU, when synchronize_srcu() returns,
1449  * each CPU is guaranteed to have executed a full memory barrier since
1450  * the end of its last corresponding SRCU read-side critical section
1451  * whose beginning preceded the call to synchronize_srcu().  In addition,
1452  * each CPU having an SRCU read-side critical section that extends beyond
1453  * the return from synchronize_srcu() is guaranteed to have executed a
1454  * full memory barrier after the beginning of synchronize_srcu() and before
1455  * the beginning of that SRCU read-side critical section.  Note that these
1456  * guarantees include CPUs that are offline, idle, or executing in user mode,
1457  * as well as CPUs that are executing in the kernel.
1458  *
1459  * Furthermore, if CPU A invoked synchronize_srcu(), which returned
1460  * to its caller on CPU B, then both CPU A and CPU B are guaranteed
1461  * to have executed a full memory barrier during the execution of
1462  * synchronize_srcu().  This guarantee applies even if CPU A and CPU B
1463  * are the same CPU, but again only if the system has more than one CPU.
1464  *
1465  * Of course, these memory-ordering guarantees apply only when
1466  * synchronize_srcu(), srcu_read_lock(), and srcu_read_unlock() are
1467  * passed the same srcu_struct structure.
1468  *
1469  * Implementation of these memory-ordering guarantees is similar to
1470  * that of synchronize_rcu().
1471  *
1472  * If SRCU is likely idle, expedite the first request.  This semantic
1473  * was provided by Classic SRCU, and is relied upon by its users, so TREE
1474  * SRCU must also provide it.  Note that detecting idleness is heuristic
1475  * and subject to both false positives and negatives.
1476  */
1477 void synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp)
1478 {
1479         if (srcu_might_be_idle(ssp) || rcu_gp_is_expedited())
1480                 synchronize_srcu_expedited(ssp);
1481         else
1482                 __synchronize_srcu(ssp, true);
1483 }
1484 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_srcu);
1485
1486 /**
1487  * get_state_synchronize_srcu - Provide an end-of-grace-period cookie
1488  * @ssp: srcu_struct to provide cookie for.
1489  *
1490  * This function returns a cookie that can be passed to
1491  * poll_state_synchronize_srcu(), which will return true if a full grace
1492  * period has elapsed in the meantime.  It is the caller's responsibility
1493  * to make sure that grace period happens, for example, by invoking
1494  * call_srcu() after return from get_state_synchronize_srcu().
1495  */
1496 unsigned long get_state_synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp)
1497 {
1498         // Any prior manipulation of SRCU-protected data must happen
1499         // before the load from ->srcu_gp_seq.
1500         smp_mb();
1501         return rcu_seq_snap(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
1502 }
1503 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_state_synchronize_srcu);
1504
1505 /**
1506  * start_poll_synchronize_srcu - Provide cookie and start grace period
1507  * @ssp: srcu_struct to provide cookie for.
1508  *
1509  * This function returns a cookie that can be passed to
1510  * poll_state_synchronize_srcu(), which will return true if a full grace
1511  * period has elapsed in the meantime.  Unlike get_state_synchronize_srcu(),
1512  * this function also ensures that any needed SRCU grace period will be
1513  * started.  This convenience does come at a cost in terms of CPU overhead.
1514  */
1515 unsigned long start_poll_synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp)
1516 {
1517         return srcu_gp_start_if_needed(ssp, NULL, true);
1518 }
1519 EXPORT_SYMBOL_GPL(start_poll_synchronize_srcu);
1520
1521 /**
1522  * poll_state_synchronize_srcu - Has cookie's grace period ended?
1523  * @ssp: srcu_struct to provide cookie for.
1524  * @cookie: Return value from get_state_synchronize_srcu() or start_poll_synchronize_srcu().
1525  *
1526  * This function takes the cookie that was returned from either
1527  * get_state_synchronize_srcu() or start_poll_synchronize_srcu(), and
1528  * returns @true if an SRCU grace period elapsed since the time that the
1529  * cookie was created.
1530  *
1531  * Because cookies are finite in size, wrapping/overflow is possible.
1532  * This is more pronounced on 32-bit systems where cookies are 32 bits,
1533  * where in theory wrapping could happen in about 14 hours assuming
1534  * 25-microsecond expedited SRCU grace periods.  However, a more likely
1535  * overflow lower bound is on the order of 24 days in the case of
1536  * one-millisecond SRCU grace periods.  Of course, wrapping in a 64-bit
1537  * system requires geologic timespans, as in more than seven million years
1538  * even for expedited SRCU grace periods.
1539  *
1540  * Wrapping/overflow is much more of an issue for CONFIG_SMP=n systems
1541  * that also have CONFIG_PREEMPTION=n, which selects Tiny SRCU.  This uses
1542  * a 16-bit cookie, which rcutorture routinely wraps in a matter of a
1543  * few minutes.  If this proves to be a problem, this counter will be
1544  * expanded to the same size as for Tree SRCU.
1545  */
1546 bool poll_state_synchronize_srcu(struct srcu_struct *ssp, unsigned long cookie)
1547 {
1548         if (cookie != SRCU_GET_STATE_COMPLETED &&
1549             !rcu_seq_done(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, cookie))
1550                 return false;
1551         // Ensure that the end of the SRCU grace period happens before
1552         // any subsequent code that the caller might execute.
1553         smp_mb(); // ^^^
1554         return true;
1555 }
1556 EXPORT_SYMBOL_GPL(poll_state_synchronize_srcu);
1557
1558 /*
1559  * Callback function for srcu_barrier() use.
1560  */
1561 static void srcu_barrier_cb(struct rcu_head *rhp)
1562 {
1563         struct srcu_data *sdp;
1564         struct srcu_struct *ssp;
1565
1566         rhp->next = rhp; // Mark the callback as having been invoked.
1567         sdp = container_of(rhp, struct srcu_data, srcu_barrier_head);
1568         ssp = sdp->ssp;
1569         if (atomic_dec_and_test(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt))
1570                 complete(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_completion);
1571 }
1572
1573 /*
1574  * Enqueue an srcu_barrier() callback on the specified srcu_data
1575  * structure's ->cblist.  but only if that ->cblist already has at least one
1576  * callback enqueued.  Note that if a CPU already has callbacks enqueue,
1577  * it must have already registered the need for a future grace period,
1578  * so all we need do is enqueue a callback that will use the same grace
1579  * period as the last callback already in the queue.
1580  */
1581 static void srcu_barrier_one_cpu(struct srcu_struct *ssp, struct srcu_data *sdp)
1582 {
1583         spin_lock_irq_rcu_node(sdp);
1584         atomic_inc(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt);
1585         sdp->srcu_barrier_head.func = srcu_barrier_cb;
1586         debug_rcu_head_queue(&sdp->srcu_barrier_head);
1587         if (!rcu_segcblist_entrain(&sdp->srcu_cblist,
1588                                    &sdp->srcu_barrier_head)) {
1589                 debug_rcu_head_unqueue(&sdp->srcu_barrier_head);
1590                 atomic_dec(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt);
1591         }
1592         spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
1593 }
1594
1595 /**
1596  * srcu_barrier - Wait until all in-flight call_srcu() callbacks complete.
1597  * @ssp: srcu_struct on which to wait for in-flight callbacks.
1598  */
1599 void srcu_barrier(struct srcu_struct *ssp)
1600 {
1601         int cpu;
1602         int idx;
1603         unsigned long s = rcu_seq_snap(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq);
1604
1605         check_init_srcu_struct(ssp);
1606         mutex_lock(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_mutex);
1607         if (rcu_seq_done(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq, s)) {
1608                 smp_mb(); /* Force ordering following return. */
1609                 mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_mutex);
1610                 return; /* Someone else did our work for us. */
1611         }
1612         rcu_seq_start(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq);
1613         init_completion(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_completion);
1614
1615         /* Initial count prevents reaching zero until all CBs are posted. */
1616         atomic_set(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt, 1);
1617
1618         idx = __srcu_read_lock_nmisafe(ssp);
1619         if (smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_size_state) < SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER)
1620                 srcu_barrier_one_cpu(ssp, per_cpu_ptr(ssp->sda, get_boot_cpu_id()));
1621         else
1622                 for_each_possible_cpu(cpu)
1623                         srcu_barrier_one_cpu(ssp, per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu));
1624         __srcu_read_unlock_nmisafe(ssp, idx);
1625
1626         /* Remove the initial count, at which point reaching zero can happen. */
1627         if (atomic_dec_and_test(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_cpu_cnt))
1628                 complete(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_completion);
1629         wait_for_completion(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_completion);
1630
1631         rcu_seq_end(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_seq);
1632         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_barrier_mutex);
1633 }
1634 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcu_barrier);
1635
1636 /**
1637  * srcu_batches_completed - return batches completed.
1638  * @ssp: srcu_struct on which to report batch completion.
1639  *
1640  * Report the number of batches, correlated with, but not necessarily
1641  * precisely the same as, the number of grace periods that have elapsed.
1642  */
1643 unsigned long srcu_batches_completed(struct srcu_struct *ssp)
1644 {
1645         return READ_ONCE(ssp->srcu_idx);
1646 }
1647 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcu_batches_completed);
1648
1649 /*
1650  * Core SRCU state machine.  Push state bits of ->srcu_gp_seq
1651  * to SRCU_STATE_SCAN2, and invoke srcu_gp_end() when scan has
1652  * completed in that state.
1653  */
1654 static void srcu_advance_state(struct srcu_struct *ssp)
1655 {
1656         int idx;
1657
1658         mutex_lock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1659
1660         /*
1661          * Because readers might be delayed for an extended period after
1662          * fetching ->srcu_idx for their index, at any point in time there
1663          * might well be readers using both idx=0 and idx=1.  We therefore
1664          * need to wait for readers to clear from both index values before
1665          * invoking a callback.
1666          *
1667          * The load-acquire ensures that we see the accesses performed
1668          * by the prior grace period.
1669          */
1670         idx = rcu_seq_state(smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq)); /* ^^^ */
1671         if (idx == SRCU_STATE_IDLE) {
1672                 spin_lock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1673                 if (ULONG_CMP_GE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)) {
1674                         WARN_ON_ONCE(rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq));
1675                         spin_unlock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1676                         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1677                         return;
1678                 }
1679                 idx = rcu_seq_state(READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq));
1680                 if (idx == SRCU_STATE_IDLE)
1681                         srcu_gp_start(ssp);
1682                 spin_unlock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1683                 if (idx != SRCU_STATE_IDLE) {
1684                         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1685                         return; /* Someone else started the grace period. */
1686                 }
1687         }
1688
1689         if (rcu_seq_state(READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq)) == SRCU_STATE_SCAN1) {
1690                 idx = 1 ^ (ssp->srcu_idx & 1);
1691                 if (!try_check_zero(ssp, idx, 1)) {
1692                         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1693                         return; /* readers present, retry later. */
1694                 }
1695                 srcu_flip(ssp);
1696                 spin_lock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1697                 rcu_seq_set_state(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, SRCU_STATE_SCAN2);
1698                 ssp->srcu_sup->srcu_n_exp_nodelay = 0;
1699                 spin_unlock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1700         }
1701
1702         if (rcu_seq_state(READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq)) == SRCU_STATE_SCAN2) {
1703
1704                 /*
1705                  * SRCU read-side critical sections are normally short,
1706                  * so check at least twice in quick succession after a flip.
1707                  */
1708                 idx = 1 ^ (ssp->srcu_idx & 1);
1709                 if (!try_check_zero(ssp, idx, 2)) {
1710                         mutex_unlock(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_mutex);
1711                         return; /* readers present, retry later. */
1712                 }
1713                 ssp->srcu_sup->srcu_n_exp_nodelay = 0;
1714                 srcu_gp_end(ssp);  /* Releases ->srcu_gp_mutex. */
1715         }
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Invoke a limited number of SRCU callbacks that have passed through
1720  * their grace period.  If there are more to do, SRCU will reschedule
1721  * the workqueue.  Note that needed memory barriers have been executed
1722  * in this task's context by srcu_readers_active_idx_check().
1723  */
1724 static void srcu_invoke_callbacks(struct work_struct *work)
1725 {
1726         long len;
1727         bool more;
1728         struct rcu_cblist ready_cbs;
1729         struct rcu_head *rhp;
1730         struct srcu_data *sdp;
1731         struct srcu_struct *ssp;
1732
1733         sdp = container_of(work, struct srcu_data, work);
1734
1735         ssp = sdp->ssp;
1736         rcu_cblist_init(&ready_cbs);
1737         spin_lock_irq_rcu_node(sdp);
1738         WARN_ON_ONCE(!rcu_segcblist_segempty(&sdp->srcu_cblist, RCU_NEXT_TAIL));
1739         rcu_segcblist_advance(&sdp->srcu_cblist,
1740                               rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq));
1741         /*
1742          * Although this function is theoretically re-entrant, concurrent
1743          * callbacks invocation is disallowed to avoid executing an SRCU barrier
1744          * too early.
1745          */
1746         if (sdp->srcu_cblist_invoking ||
1747             !rcu_segcblist_ready_cbs(&sdp->srcu_cblist)) {
1748                 spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
1749                 return;  /* Someone else on the job or nothing to do. */
1750         }
1751
1752         /* We are on the job!  Extract and invoke ready callbacks. */
1753         sdp->srcu_cblist_invoking = true;
1754         rcu_segcblist_extract_done_cbs(&sdp->srcu_cblist, &ready_cbs);
1755         len = ready_cbs.len;
1756         spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
1757         rhp = rcu_cblist_dequeue(&ready_cbs);
1758         for (; rhp != NULL; rhp = rcu_cblist_dequeue(&ready_cbs)) {
1759                 debug_rcu_head_unqueue(rhp);
1760                 debug_rcu_head_callback(rhp);
1761                 local_bh_disable();
1762                 rhp->func(rhp);
1763                 local_bh_enable();
1764         }
1765         WARN_ON_ONCE(ready_cbs.len);
1766
1767         /*
1768          * Update counts, accelerate new callbacks, and if needed,
1769          * schedule another round of callback invocation.
1770          */
1771         spin_lock_irq_rcu_node(sdp);
1772         rcu_segcblist_add_len(&sdp->srcu_cblist, -len);
1773         sdp->srcu_cblist_invoking = false;
1774         more = rcu_segcblist_ready_cbs(&sdp->srcu_cblist);
1775         spin_unlock_irq_rcu_node(sdp);
1776         /* An SRCU barrier or callbacks from previous nesting work pending */
1777         if (more)
1778                 srcu_schedule_cbs_sdp(sdp, 0);
1779 }
1780
1781 /*
1782  * Finished one round of SRCU grace period.  Start another if there are
1783  * more SRCU callbacks queued, otherwise put SRCU into not-running state.
1784  */
1785 static void srcu_reschedule(struct srcu_struct *ssp, unsigned long delay)
1786 {
1787         bool pushgp = true;
1788
1789         spin_lock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1790         if (ULONG_CMP_GE(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq, ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)) {
1791                 if (!WARN_ON_ONCE(rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq))) {
1792                         /* All requests fulfilled, time to go idle. */
1793                         pushgp = false;
1794                 }
1795         } else if (!rcu_seq_state(ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq)) {
1796                 /* Outstanding request and no GP.  Start one. */
1797                 srcu_gp_start(ssp);
1798         }
1799         spin_unlock_irq_rcu_node(ssp->srcu_sup);
1800
1801         if (pushgp)
1802                 queue_delayed_work(rcu_gp_wq, &ssp->srcu_sup->work, delay);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * This is the work-queue function that handles SRCU grace periods.
1807  */
1808 static void process_srcu(struct work_struct *work)
1809 {
1810         unsigned long curdelay;
1811         unsigned long j;
1812         struct srcu_struct *ssp;
1813         struct srcu_usage *sup;
1814
1815         sup = container_of(work, struct srcu_usage, work.work);
1816         ssp = sup->srcu_ssp;
1817
1818         srcu_advance_state(ssp);
1819         curdelay = srcu_get_delay(ssp);
1820         if (curdelay) {
1821                 WRITE_ONCE(sup->reschedule_count, 0);
1822         } else {
1823                 j = jiffies;
1824                 if (READ_ONCE(sup->reschedule_jiffies) == j) {
1825                         ASSERT_EXCLUSIVE_WRITER(sup->reschedule_count);
1826                         WRITE_ONCE(sup->reschedule_count, READ_ONCE(sup->reschedule_count) + 1);
1827                         if (READ_ONCE(sup->reschedule_count) > srcu_max_nodelay)
1828                                 curdelay = 1;
1829                 } else {
1830                         WRITE_ONCE(sup->reschedule_count, 1);
1831                         WRITE_ONCE(sup->reschedule_jiffies, j);
1832                 }
1833         }
1834         srcu_reschedule(ssp, curdelay);
1835 }
1836
1837 void srcutorture_get_gp_data(struct srcu_struct *ssp, int *flags,
1838                              unsigned long *gp_seq)
1839 {
1840         *flags = 0;
1841         *gp_seq = rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq);
1842 }
1843 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcutorture_get_gp_data);
1844
1845 static const char * const srcu_size_state_name[] = {
1846         "SRCU_SIZE_SMALL",
1847         "SRCU_SIZE_ALLOC",
1848         "SRCU_SIZE_WAIT_BARRIER",
1849         "SRCU_SIZE_WAIT_CALL",
1850         "SRCU_SIZE_WAIT_CBS1",
1851         "SRCU_SIZE_WAIT_CBS2",
1852         "SRCU_SIZE_WAIT_CBS3",
1853         "SRCU_SIZE_WAIT_CBS4",
1854         "SRCU_SIZE_BIG",
1855         "SRCU_SIZE_???",
1856 };
1857
1858 void srcu_torture_stats_print(struct srcu_struct *ssp, char *tt, char *tf)
1859 {
1860         int cpu;
1861         int idx;
1862         unsigned long s0 = 0, s1 = 0;
1863         int ss_state = READ_ONCE(ssp->srcu_sup->srcu_size_state);
1864         int ss_state_idx = ss_state;
1865
1866         idx = ssp->srcu_idx & 0x1;
1867         if (ss_state < 0 || ss_state >= ARRAY_SIZE(srcu_size_state_name))
1868                 ss_state_idx = ARRAY_SIZE(srcu_size_state_name) - 1;
1869         pr_alert("%s%s Tree SRCU g%ld state %d (%s)",
1870                  tt, tf, rcu_seq_current(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq), ss_state,
1871                  srcu_size_state_name[ss_state_idx]);
1872         if (!ssp->sda) {
1873                 // Called after cleanup_srcu_struct(), perhaps.
1874                 pr_cont(" No per-CPU srcu_data structures (->sda == NULL).\n");
1875         } else {
1876                 pr_cont(" per-CPU(idx=%d):", idx);
1877                 for_each_possible_cpu(cpu) {
1878                         unsigned long l0, l1;
1879                         unsigned long u0, u1;
1880                         long c0, c1;
1881                         struct srcu_data *sdp;
1882
1883                         sdp = per_cpu_ptr(ssp->sda, cpu);
1884                         u0 = data_race(atomic_long_read(&sdp->srcu_unlock_count[!idx]));
1885                         u1 = data_race(atomic_long_read(&sdp->srcu_unlock_count[idx]));
1886
1887                         /*
1888                          * Make sure that a lock is always counted if the corresponding
1889                          * unlock is counted.
1890                          */
1891                         smp_rmb();
1892
1893                         l0 = data_race(atomic_long_read(&sdp->srcu_lock_count[!idx]));
1894                         l1 = data_race(atomic_long_read(&sdp->srcu_lock_count[idx]));
1895
1896                         c0 = l0 - u0;
1897                         c1 = l1 - u1;
1898                         pr_cont(" %d(%ld,%ld %c)",
1899                                 cpu, c0, c1,
1900                                 "C."[rcu_segcblist_empty(&sdp->srcu_cblist)]);
1901                         s0 += c0;
1902                         s1 += c1;
1903                 }
1904                 pr_cont(" T(%ld,%ld)\n", s0, s1);
1905         }
1906         if (SRCU_SIZING_IS_TORTURE())
1907                 srcu_transition_to_big(ssp);
1908 }
1909 EXPORT_SYMBOL_GPL(srcu_torture_stats_print);
1910
1911 static int __init srcu_bootup_announce(void)
1912 {
1913         pr_info("Hierarchical SRCU implementation.\n");
1914         if (exp_holdoff != DEFAULT_SRCU_EXP_HOLDOFF)
1915                 pr_info("\tNon-default auto-expedite holdoff of %lu ns.\n", exp_holdoff);
1916         if (srcu_retry_check_delay != SRCU_DEFAULT_RETRY_CHECK_DELAY)
1917                 pr_info("\tNon-default retry check delay of %lu us.\n", srcu_retry_check_delay);
1918         if (srcu_max_nodelay != SRCU_DEFAULT_MAX_NODELAY)
1919                 pr_info("\tNon-default max no-delay of %lu.\n", srcu_max_nodelay);
1920         pr_info("\tMax phase no-delay instances is %lu.\n", srcu_max_nodelay_phase);
1921         return 0;
1922 }
1923 early_initcall(srcu_bootup_announce);
1924
1925 void __init srcu_init(void)
1926 {
1927         struct srcu_usage *sup;
1928
1929         /* Decide on srcu_struct-size strategy. */
1930         if (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_AUTO)) {
1931                 if (nr_cpu_ids >= big_cpu_lim) {
1932                         convert_to_big = SRCU_SIZING_INIT; // Don't bother waiting for contention.
1933                         pr_info("%s: Setting srcu_struct sizes to big.\n", __func__);
1934                 } else {
1935                         convert_to_big = SRCU_SIZING_NONE | SRCU_SIZING_CONTEND;
1936                         pr_info("%s: Setting srcu_struct sizes based on contention.\n", __func__);
1937                 }
1938         }
1939
1940         /*
1941          * Once that is set, call_srcu() can follow the normal path and
1942          * queue delayed work. This must follow RCU workqueues creation
1943          * and timers initialization.
1944          */
1945         srcu_init_done = true;
1946         while (!list_empty(&srcu_boot_list)) {
1947                 sup = list_first_entry(&srcu_boot_list, struct srcu_usage,
1948                                       work.work.entry);
1949                 list_del_init(&sup->work.work.entry);
1950                 if (SRCU_SIZING_IS(SRCU_SIZING_INIT) &&
1951                     sup->srcu_size_state == SRCU_SIZE_SMALL)
1952                         sup->srcu_size_state = SRCU_SIZE_ALLOC;
1953                 queue_work(rcu_gp_wq, &sup->work.work);
1954         }
1955 }
1956
1957 #ifdef CONFIG_MODULES
1958
1959 /* Initialize any global-scope srcu_struct structures used by this module. */
1960 static int srcu_module_coming(struct module *mod)
1961 {
1962         int i;
1963         struct srcu_struct *ssp;
1964         struct srcu_struct **sspp = mod->srcu_struct_ptrs;
1965
1966         for (i = 0; i < mod->num_srcu_structs; i++) {
1967                 ssp = *(sspp++);
1968                 ssp->sda = alloc_percpu(struct srcu_data);
1969                 if (WARN_ON_ONCE(!ssp->sda))
1970                         return -ENOMEM;
1971         }
1972         return 0;
1973 }
1974
1975 /* Clean up any global-scope srcu_struct structures used by this module. */
1976 static void srcu_module_going(struct module *mod)
1977 {
1978         int i;
1979         struct srcu_struct *ssp;
1980         struct srcu_struct **sspp = mod->srcu_struct_ptrs;
1981
1982         for (i = 0; i < mod->num_srcu_structs; i++) {
1983                 ssp = *(sspp++);
1984                 if (!rcu_seq_state(smp_load_acquire(&ssp->srcu_sup->srcu_gp_seq_needed)) &&
1985                     !WARN_ON_ONCE(!ssp->srcu_sup->sda_is_static))
1986                         cleanup_srcu_struct(ssp);
1987                 if (!WARN_ON(srcu_readers_active(ssp)))
1988                         free_percpu(ssp->sda);
1989         }
1990 }
1991
1992 /* Handle one module, either coming or going. */
1993 static int srcu_module_notify(struct notifier_block *self,
1994                               unsigned long val, void *data)
1995 {
1996         struct module *mod = data;
1997         int ret = 0;
1998
1999         switch (val) {
2000         case MODULE_STATE_COMING:
2001                 ret = srcu_module_coming(mod);
2002                 break;
2003         case MODULE_STATE_GOING:
2004                 srcu_module_going(mod);
2005                 break;
2006         default:
2007                 break;
2008         }
2009         return ret;
2010 }
2011
2012 static struct notifier_block srcu_module_nb = {
2013         .notifier_call = srcu_module_notify,
2014         .priority = 0,
2015 };
2016
2017 static __init int init_srcu_module_notifier(void)
2018 {
2019         int ret;
2020
2021         ret = register_module_notifier(&srcu_module_nb);
2022         if (ret)
2023                 pr_warn("Failed to register srcu module notifier\n");
2024         return ret;
2025 }
2026 late_initcall(init_srcu_module_notifier);
2027
2028 #endif /* #ifdef CONFIG_MODULES */