Merge tag 'for-5.13/dm-changes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / kernel / rcu / tasks.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ */
2 /*
3  * Task-based RCU implementations.
4  *
5  * Copyright (C) 2020 Paul E. McKenney
6  */
7
8 #ifdef CONFIG_TASKS_RCU_GENERIC
9
10 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
11 //
12 // Generic data structures.
13
14 struct rcu_tasks;
15 typedef void (*rcu_tasks_gp_func_t)(struct rcu_tasks *rtp);
16 typedef void (*pregp_func_t)(void);
17 typedef void (*pertask_func_t)(struct task_struct *t, struct list_head *hop);
18 typedef void (*postscan_func_t)(struct list_head *hop);
19 typedef void (*holdouts_func_t)(struct list_head *hop, bool ndrpt, bool *frptp);
20 typedef void (*postgp_func_t)(struct rcu_tasks *rtp);
21
22 /**
23  * struct rcu_tasks - Definition for a Tasks-RCU-like mechanism.
24  * @cbs_head: Head of callback list.
25  * @cbs_tail: Tail pointer for callback list.
26  * @cbs_wq: Wait queue allowning new callback to get kthread's attention.
27  * @cbs_lock: Lock protecting callback list.
28  * @kthread_ptr: This flavor's grace-period/callback-invocation kthread.
29  * @gp_func: This flavor's grace-period-wait function.
30  * @gp_state: Grace period's most recent state transition (debugging).
31  * @gp_sleep: Per-grace-period sleep to prevent CPU-bound looping.
32  * @init_fract: Initial backoff sleep interval.
33  * @gp_jiffies: Time of last @gp_state transition.
34  * @gp_start: Most recent grace-period start in jiffies.
35  * @n_gps: Number of grace periods completed since boot.
36  * @n_ipis: Number of IPIs sent to encourage grace periods to end.
37  * @n_ipis_fails: Number of IPI-send failures.
38  * @pregp_func: This flavor's pre-grace-period function (optional).
39  * @pertask_func: This flavor's per-task scan function (optional).
40  * @postscan_func: This flavor's post-task scan function (optional).
41  * @holdouts_func: This flavor's holdout-list scan function (optional).
42  * @postgp_func: This flavor's post-grace-period function (optional).
43  * @call_func: This flavor's call_rcu()-equivalent function.
44  * @name: This flavor's textual name.
45  * @kname: This flavor's kthread name.
46  */
47 struct rcu_tasks {
48         struct rcu_head *cbs_head;
49         struct rcu_head **cbs_tail;
50         struct wait_queue_head cbs_wq;
51         raw_spinlock_t cbs_lock;
52         int gp_state;
53         int gp_sleep;
54         int init_fract;
55         unsigned long gp_jiffies;
56         unsigned long gp_start;
57         unsigned long n_gps;
58         unsigned long n_ipis;
59         unsigned long n_ipis_fails;
60         struct task_struct *kthread_ptr;
61         rcu_tasks_gp_func_t gp_func;
62         pregp_func_t pregp_func;
63         pertask_func_t pertask_func;
64         postscan_func_t postscan_func;
65         holdouts_func_t holdouts_func;
66         postgp_func_t postgp_func;
67         call_rcu_func_t call_func;
68         char *name;
69         char *kname;
70 };
71
72 #define DEFINE_RCU_TASKS(rt_name, gp, call, n)                          \
73 static struct rcu_tasks rt_name =                                       \
74 {                                                                       \
75         .cbs_tail = &rt_name.cbs_head,                                  \
76         .cbs_wq = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(rt_name.cbs_wq),        \
77         .cbs_lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(rt_name.cbs_lock),         \
78         .gp_func = gp,                                                  \
79         .call_func = call,                                              \
80         .name = n,                                                      \
81         .kname = #rt_name,                                              \
82 }
83
84 /* Track exiting tasks in order to allow them to be waited for. */
85 DEFINE_STATIC_SRCU(tasks_rcu_exit_srcu);
86
87 /* Avoid IPIing CPUs early in the grace period. */
88 #define RCU_TASK_IPI_DELAY (IS_ENABLED(CONFIG_TASKS_TRACE_RCU_READ_MB) ? HZ / 2 : 0)
89 static int rcu_task_ipi_delay __read_mostly = RCU_TASK_IPI_DELAY;
90 module_param(rcu_task_ipi_delay, int, 0644);
91
92 /* Control stall timeouts.  Disable with <= 0, otherwise jiffies till stall. */
93 #define RCU_TASK_STALL_TIMEOUT (HZ * 60 * 10)
94 static int rcu_task_stall_timeout __read_mostly = RCU_TASK_STALL_TIMEOUT;
95 module_param(rcu_task_stall_timeout, int, 0644);
96
97 /* RCU tasks grace-period state for debugging. */
98 #define RTGS_INIT                0
99 #define RTGS_WAIT_WAIT_CBS       1
100 #define RTGS_WAIT_GP             2
101 #define RTGS_PRE_WAIT_GP         3
102 #define RTGS_SCAN_TASKLIST       4
103 #define RTGS_POST_SCAN_TASKLIST  5
104 #define RTGS_WAIT_SCAN_HOLDOUTS  6
105 #define RTGS_SCAN_HOLDOUTS       7
106 #define RTGS_POST_GP             8
107 #define RTGS_WAIT_READERS        9
108 #define RTGS_INVOKE_CBS         10
109 #define RTGS_WAIT_CBS           11
110 #ifndef CONFIG_TINY_RCU
111 static const char * const rcu_tasks_gp_state_names[] = {
112         "RTGS_INIT",
113         "RTGS_WAIT_WAIT_CBS",
114         "RTGS_WAIT_GP",
115         "RTGS_PRE_WAIT_GP",
116         "RTGS_SCAN_TASKLIST",
117         "RTGS_POST_SCAN_TASKLIST",
118         "RTGS_WAIT_SCAN_HOLDOUTS",
119         "RTGS_SCAN_HOLDOUTS",
120         "RTGS_POST_GP",
121         "RTGS_WAIT_READERS",
122         "RTGS_INVOKE_CBS",
123         "RTGS_WAIT_CBS",
124 };
125 #endif /* #ifndef CONFIG_TINY_RCU */
126
127 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
128 //
129 // Generic code.
130
131 /* Record grace-period phase and time. */
132 static void set_tasks_gp_state(struct rcu_tasks *rtp, int newstate)
133 {
134         rtp->gp_state = newstate;
135         rtp->gp_jiffies = jiffies;
136 }
137
138 #ifndef CONFIG_TINY_RCU
139 /* Return state name. */
140 static const char *tasks_gp_state_getname(struct rcu_tasks *rtp)
141 {
142         int i = data_race(rtp->gp_state); // Let KCSAN detect update races
143         int j = READ_ONCE(i); // Prevent the compiler from reading twice
144
145         if (j >= ARRAY_SIZE(rcu_tasks_gp_state_names))
146                 return "???";
147         return rcu_tasks_gp_state_names[j];
148 }
149 #endif /* #ifndef CONFIG_TINY_RCU */
150
151 // Enqueue a callback for the specified flavor of Tasks RCU.
152 static void call_rcu_tasks_generic(struct rcu_head *rhp, rcu_callback_t func,
153                                    struct rcu_tasks *rtp)
154 {
155         unsigned long flags;
156         bool needwake;
157
158         rhp->next = NULL;
159         rhp->func = func;
160         raw_spin_lock_irqsave(&rtp->cbs_lock, flags);
161         needwake = !rtp->cbs_head;
162         WRITE_ONCE(*rtp->cbs_tail, rhp);
163         rtp->cbs_tail = &rhp->next;
164         raw_spin_unlock_irqrestore(&rtp->cbs_lock, flags);
165         /* We can't create the thread unless interrupts are enabled. */
166         if (needwake && READ_ONCE(rtp->kthread_ptr))
167                 wake_up(&rtp->cbs_wq);
168 }
169
170 // Wait for a grace period for the specified flavor of Tasks RCU.
171 static void synchronize_rcu_tasks_generic(struct rcu_tasks *rtp)
172 {
173         /* Complain if the scheduler has not started.  */
174         RCU_LOCKDEP_WARN(rcu_scheduler_active == RCU_SCHEDULER_INACTIVE,
175                          "synchronize_rcu_tasks called too soon");
176
177         /* Wait for the grace period. */
178         wait_rcu_gp(rtp->call_func);
179 }
180
181 /* RCU-tasks kthread that detects grace periods and invokes callbacks. */
182 static int __noreturn rcu_tasks_kthread(void *arg)
183 {
184         unsigned long flags;
185         struct rcu_head *list;
186         struct rcu_head *next;
187         struct rcu_tasks *rtp = arg;
188
189         /* Run on housekeeping CPUs by default.  Sysadm can move if desired. */
190         housekeeping_affine(current, HK_FLAG_RCU);
191         WRITE_ONCE(rtp->kthread_ptr, current); // Let GPs start!
192
193         /*
194          * Each pass through the following loop makes one check for
195          * newly arrived callbacks, and, if there are some, waits for
196          * one RCU-tasks grace period and then invokes the callbacks.
197          * This loop is terminated by the system going down.  ;-)
198          */
199         for (;;) {
200
201                 /* Pick up any new callbacks. */
202                 raw_spin_lock_irqsave(&rtp->cbs_lock, flags);
203                 smp_mb__after_spinlock(); // Order updates vs. GP.
204                 list = rtp->cbs_head;
205                 rtp->cbs_head = NULL;
206                 rtp->cbs_tail = &rtp->cbs_head;
207                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rtp->cbs_lock, flags);
208
209                 /* If there were none, wait a bit and start over. */
210                 if (!list) {
211                         wait_event_interruptible(rtp->cbs_wq,
212                                                  READ_ONCE(rtp->cbs_head));
213                         if (!rtp->cbs_head) {
214                                 WARN_ON(signal_pending(current));
215                                 set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_WAIT_WAIT_CBS);
216                                 schedule_timeout_idle(HZ/10);
217                         }
218                         continue;
219                 }
220
221                 // Wait for one grace period.
222                 set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_WAIT_GP);
223                 rtp->gp_start = jiffies;
224                 rtp->gp_func(rtp);
225                 rtp->n_gps++;
226
227                 /* Invoke the callbacks. */
228                 set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_INVOKE_CBS);
229                 while (list) {
230                         next = list->next;
231                         local_bh_disable();
232                         list->func(list);
233                         local_bh_enable();
234                         list = next;
235                         cond_resched();
236                 }
237                 /* Paranoid sleep to keep this from entering a tight loop */
238                 schedule_timeout_idle(rtp->gp_sleep);
239
240                 set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_WAIT_CBS);
241         }
242 }
243
244 /* Spawn RCU-tasks grace-period kthread. */
245 static void __init rcu_spawn_tasks_kthread_generic(struct rcu_tasks *rtp)
246 {
247         struct task_struct *t;
248
249         t = kthread_run(rcu_tasks_kthread, rtp, "%s_kthread", rtp->kname);
250         if (WARN_ONCE(IS_ERR(t), "%s: Could not start %s grace-period kthread, OOM is now expected behavior\n", __func__, rtp->name))
251                 return;
252         smp_mb(); /* Ensure others see full kthread. */
253 }
254
255 #ifndef CONFIG_TINY_RCU
256
257 /*
258  * Print any non-default Tasks RCU settings.
259  */
260 static void __init rcu_tasks_bootup_oddness(void)
261 {
262 #if defined(CONFIG_TASKS_RCU) || defined(CONFIG_TASKS_TRACE_RCU)
263         if (rcu_task_stall_timeout != RCU_TASK_STALL_TIMEOUT)
264                 pr_info("\tTasks-RCU CPU stall warnings timeout set to %d (rcu_task_stall_timeout).\n", rcu_task_stall_timeout);
265 #endif /* #ifdef CONFIG_TASKS_RCU */
266 #ifdef CONFIG_TASKS_RCU
267         pr_info("\tTrampoline variant of Tasks RCU enabled.\n");
268 #endif /* #ifdef CONFIG_TASKS_RCU */
269 #ifdef CONFIG_TASKS_RUDE_RCU
270         pr_info("\tRude variant of Tasks RCU enabled.\n");
271 #endif /* #ifdef CONFIG_TASKS_RUDE_RCU */
272 #ifdef CONFIG_TASKS_TRACE_RCU
273         pr_info("\tTracing variant of Tasks RCU enabled.\n");
274 #endif /* #ifdef CONFIG_TASKS_TRACE_RCU */
275 }
276
277 #endif /* #ifndef CONFIG_TINY_RCU */
278
279 #ifndef CONFIG_TINY_RCU
280 /* Dump out rcutorture-relevant state common to all RCU-tasks flavors. */
281 static void show_rcu_tasks_generic_gp_kthread(struct rcu_tasks *rtp, char *s)
282 {
283         pr_info("%s: %s(%d) since %lu g:%lu i:%lu/%lu %c%c %s\n",
284                 rtp->kname,
285                 tasks_gp_state_getname(rtp), data_race(rtp->gp_state),
286                 jiffies - data_race(rtp->gp_jiffies),
287                 data_race(rtp->n_gps),
288                 data_race(rtp->n_ipis_fails), data_race(rtp->n_ipis),
289                 ".k"[!!data_race(rtp->kthread_ptr)],
290                 ".C"[!!data_race(rtp->cbs_head)],
291                 s);
292 }
293 #endif // #ifndef CONFIG_TINY_RCU
294
295 static void exit_tasks_rcu_finish_trace(struct task_struct *t);
296
297 #if defined(CONFIG_TASKS_RCU) || defined(CONFIG_TASKS_TRACE_RCU)
298
299 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
300 //
301 // Shared code between task-list-scanning variants of Tasks RCU.
302
303 /* Wait for one RCU-tasks grace period. */
304 static void rcu_tasks_wait_gp(struct rcu_tasks *rtp)
305 {
306         struct task_struct *g, *t;
307         unsigned long lastreport;
308         LIST_HEAD(holdouts);
309         int fract;
310
311         set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_PRE_WAIT_GP);
312         rtp->pregp_func();
313
314         /*
315          * There were callbacks, so we need to wait for an RCU-tasks
316          * grace period.  Start off by scanning the task list for tasks
317          * that are not already voluntarily blocked.  Mark these tasks
318          * and make a list of them in holdouts.
319          */
320         set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_SCAN_TASKLIST);
321         rcu_read_lock();
322         for_each_process_thread(g, t)
323                 rtp->pertask_func(t, &holdouts);
324         rcu_read_unlock();
325
326         set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_POST_SCAN_TASKLIST);
327         rtp->postscan_func(&holdouts);
328
329         /*
330          * Each pass through the following loop scans the list of holdout
331          * tasks, removing any that are no longer holdouts.  When the list
332          * is empty, we are done.
333          */
334         lastreport = jiffies;
335
336         // Start off with initial wait and slowly back off to 1 HZ wait.
337         fract = rtp->init_fract;
338
339         while (!list_empty(&holdouts)) {
340                 bool firstreport;
341                 bool needreport;
342                 int rtst;
343
344                 /* Slowly back off waiting for holdouts */
345                 set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_WAIT_SCAN_HOLDOUTS);
346                 schedule_timeout_idle(fract);
347
348                 if (fract < HZ)
349                         fract++;
350
351                 rtst = READ_ONCE(rcu_task_stall_timeout);
352                 needreport = rtst > 0 && time_after(jiffies, lastreport + rtst);
353                 if (needreport)
354                         lastreport = jiffies;
355                 firstreport = true;
356                 WARN_ON(signal_pending(current));
357                 set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_SCAN_HOLDOUTS);
358                 rtp->holdouts_func(&holdouts, needreport, &firstreport);
359         }
360
361         set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_POST_GP);
362         rtp->postgp_func(rtp);
363 }
364
365 #endif /* #if defined(CONFIG_TASKS_RCU) || defined(CONFIG_TASKS_TRACE_RCU) */
366
367 #ifdef CONFIG_TASKS_RCU
368
369 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
370 //
371 // Simple variant of RCU whose quiescent states are voluntary context
372 // switch, cond_resched_rcu_qs(), user-space execution, and idle.
373 // As such, grace periods can take one good long time.  There are no
374 // read-side primitives similar to rcu_read_lock() and rcu_read_unlock()
375 // because this implementation is intended to get the system into a safe
376 // state for some of the manipulations involved in tracing and the like.
377 // Finally, this implementation does not support high call_rcu_tasks()
378 // rates from multiple CPUs.  If this is required, per-CPU callback lists
379 // will be needed.
380
381 /* Pre-grace-period preparation. */
382 static void rcu_tasks_pregp_step(void)
383 {
384         /*
385          * Wait for all pre-existing t->on_rq and t->nvcsw transitions
386          * to complete.  Invoking synchronize_rcu() suffices because all
387          * these transitions occur with interrupts disabled.  Without this
388          * synchronize_rcu(), a read-side critical section that started
389          * before the grace period might be incorrectly seen as having
390          * started after the grace period.
391          *
392          * This synchronize_rcu() also dispenses with the need for a
393          * memory barrier on the first store to t->rcu_tasks_holdout,
394          * as it forces the store to happen after the beginning of the
395          * grace period.
396          */
397         synchronize_rcu();
398 }
399
400 /* Per-task initial processing. */
401 static void rcu_tasks_pertask(struct task_struct *t, struct list_head *hop)
402 {
403         if (t != current && READ_ONCE(t->on_rq) && !is_idle_task(t)) {
404                 get_task_struct(t);
405                 t->rcu_tasks_nvcsw = READ_ONCE(t->nvcsw);
406                 WRITE_ONCE(t->rcu_tasks_holdout, true);
407                 list_add(&t->rcu_tasks_holdout_list, hop);
408         }
409 }
410
411 /* Processing between scanning taskslist and draining the holdout list. */
412 static void rcu_tasks_postscan(struct list_head *hop)
413 {
414         /*
415          * Wait for tasks that are in the process of exiting.  This
416          * does only part of the job, ensuring that all tasks that were
417          * previously exiting reach the point where they have disabled
418          * preemption, allowing the later synchronize_rcu() to finish
419          * the job.
420          */
421         synchronize_srcu(&tasks_rcu_exit_srcu);
422 }
423
424 /* See if tasks are still holding out, complain if so. */
425 static void check_holdout_task(struct task_struct *t,
426                                bool needreport, bool *firstreport)
427 {
428         int cpu;
429
430         if (!READ_ONCE(t->rcu_tasks_holdout) ||
431             t->rcu_tasks_nvcsw != READ_ONCE(t->nvcsw) ||
432             !READ_ONCE(t->on_rq) ||
433             (IS_ENABLED(CONFIG_NO_HZ_FULL) &&
434              !is_idle_task(t) && t->rcu_tasks_idle_cpu >= 0)) {
435                 WRITE_ONCE(t->rcu_tasks_holdout, false);
436                 list_del_init(&t->rcu_tasks_holdout_list);
437                 put_task_struct(t);
438                 return;
439         }
440         rcu_request_urgent_qs_task(t);
441         if (!needreport)
442                 return;
443         if (*firstreport) {
444                 pr_err("INFO: rcu_tasks detected stalls on tasks:\n");
445                 *firstreport = false;
446         }
447         cpu = task_cpu(t);
448         pr_alert("%p: %c%c nvcsw: %lu/%lu holdout: %d idle_cpu: %d/%d\n",
449                  t, ".I"[is_idle_task(t)],
450                  "N."[cpu < 0 || !tick_nohz_full_cpu(cpu)],
451                  t->rcu_tasks_nvcsw, t->nvcsw, t->rcu_tasks_holdout,
452                  t->rcu_tasks_idle_cpu, cpu);
453         sched_show_task(t);
454 }
455
456 /* Scan the holdout lists for tasks no longer holding out. */
457 static void check_all_holdout_tasks(struct list_head *hop,
458                                     bool needreport, bool *firstreport)
459 {
460         struct task_struct *t, *t1;
461
462         list_for_each_entry_safe(t, t1, hop, rcu_tasks_holdout_list) {
463                 check_holdout_task(t, needreport, firstreport);
464                 cond_resched();
465         }
466 }
467
468 /* Finish off the Tasks-RCU grace period. */
469 static void rcu_tasks_postgp(struct rcu_tasks *rtp)
470 {
471         /*
472          * Because ->on_rq and ->nvcsw are not guaranteed to have a full
473          * memory barriers prior to them in the schedule() path, memory
474          * reordering on other CPUs could cause their RCU-tasks read-side
475          * critical sections to extend past the end of the grace period.
476          * However, because these ->nvcsw updates are carried out with
477          * interrupts disabled, we can use synchronize_rcu() to force the
478          * needed ordering on all such CPUs.
479          *
480          * This synchronize_rcu() also confines all ->rcu_tasks_holdout
481          * accesses to be within the grace period, avoiding the need for
482          * memory barriers for ->rcu_tasks_holdout accesses.
483          *
484          * In addition, this synchronize_rcu() waits for exiting tasks
485          * to complete their final preempt_disable() region of execution,
486          * cleaning up after the synchronize_srcu() above.
487          */
488         synchronize_rcu();
489 }
490
491 void call_rcu_tasks(struct rcu_head *rhp, rcu_callback_t func);
492 DEFINE_RCU_TASKS(rcu_tasks, rcu_tasks_wait_gp, call_rcu_tasks, "RCU Tasks");
493
494 /**
495  * call_rcu_tasks() - Queue an RCU for invocation task-based grace period
496  * @rhp: structure to be used for queueing the RCU updates.
497  * @func: actual callback function to be invoked after the grace period
498  *
499  * The callback function will be invoked some time after a full grace
500  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
501  * read-side critical sections have completed. call_rcu_tasks() assumes
502  * that the read-side critical sections end at a voluntary context
503  * switch (not a preemption!), cond_resched_rcu_qs(), entry into idle,
504  * or transition to usermode execution.  As such, there are no read-side
505  * primitives analogous to rcu_read_lock() and rcu_read_unlock() because
506  * this primitive is intended to determine that all tasks have passed
507  * through a safe state, not so much for data-strcuture synchronization.
508  *
509  * See the description of call_rcu() for more detailed information on
510  * memory ordering guarantees.
511  */
512 void call_rcu_tasks(struct rcu_head *rhp, rcu_callback_t func)
513 {
514         call_rcu_tasks_generic(rhp, func, &rcu_tasks);
515 }
516 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_tasks);
517
518 /**
519  * synchronize_rcu_tasks - wait until an rcu-tasks grace period has elapsed.
520  *
521  * Control will return to the caller some time after a full rcu-tasks
522  * grace period has elapsed, in other words after all currently
523  * executing rcu-tasks read-side critical sections have elapsed.  These
524  * read-side critical sections are delimited by calls to schedule(),
525  * cond_resched_tasks_rcu_qs(), idle execution, userspace execution, calls
526  * to synchronize_rcu_tasks(), and (in theory, anyway) cond_resched().
527  *
528  * This is a very specialized primitive, intended only for a few uses in
529  * tracing and other situations requiring manipulation of function
530  * preambles and profiling hooks.  The synchronize_rcu_tasks() function
531  * is not (yet) intended for heavy use from multiple CPUs.
532  *
533  * See the description of synchronize_rcu() for more detailed information
534  * on memory ordering guarantees.
535  */
536 void synchronize_rcu_tasks(void)
537 {
538         synchronize_rcu_tasks_generic(&rcu_tasks);
539 }
540 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_tasks);
541
542 /**
543  * rcu_barrier_tasks - Wait for in-flight call_rcu_tasks() callbacks.
544  *
545  * Although the current implementation is guaranteed to wait, it is not
546  * obligated to, for example, if there are no pending callbacks.
547  */
548 void rcu_barrier_tasks(void)
549 {
550         /* There is only one callback queue, so this is easy.  ;-) */
551         synchronize_rcu_tasks();
552 }
553 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_tasks);
554
555 static int __init rcu_spawn_tasks_kthread(void)
556 {
557         rcu_tasks.gp_sleep = HZ / 10;
558         rcu_tasks.init_fract = HZ / 10;
559         rcu_tasks.pregp_func = rcu_tasks_pregp_step;
560         rcu_tasks.pertask_func = rcu_tasks_pertask;
561         rcu_tasks.postscan_func = rcu_tasks_postscan;
562         rcu_tasks.holdouts_func = check_all_holdout_tasks;
563         rcu_tasks.postgp_func = rcu_tasks_postgp;
564         rcu_spawn_tasks_kthread_generic(&rcu_tasks);
565         return 0;
566 }
567
568 #if !defined(CONFIG_TINY_RCU)
569 void show_rcu_tasks_classic_gp_kthread(void)
570 {
571         show_rcu_tasks_generic_gp_kthread(&rcu_tasks, "");
572 }
573 EXPORT_SYMBOL_GPL(show_rcu_tasks_classic_gp_kthread);
574 #endif // !defined(CONFIG_TINY_RCU)
575
576 /* Do the srcu_read_lock() for the above synchronize_srcu().  */
577 void exit_tasks_rcu_start(void) __acquires(&tasks_rcu_exit_srcu)
578 {
579         preempt_disable();
580         current->rcu_tasks_idx = __srcu_read_lock(&tasks_rcu_exit_srcu);
581         preempt_enable();
582 }
583
584 /* Do the srcu_read_unlock() for the above synchronize_srcu().  */
585 void exit_tasks_rcu_finish(void) __releases(&tasks_rcu_exit_srcu)
586 {
587         struct task_struct *t = current;
588
589         preempt_disable();
590         __srcu_read_unlock(&tasks_rcu_exit_srcu, t->rcu_tasks_idx);
591         preempt_enable();
592         exit_tasks_rcu_finish_trace(t);
593 }
594
595 #else /* #ifdef CONFIG_TASKS_RCU */
596 void exit_tasks_rcu_start(void) { }
597 void exit_tasks_rcu_finish(void) { exit_tasks_rcu_finish_trace(current); }
598 #endif /* #else #ifdef CONFIG_TASKS_RCU */
599
600 #ifdef CONFIG_TASKS_RUDE_RCU
601
602 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
603 //
604 // "Rude" variant of Tasks RCU, inspired by Steve Rostedt's trick of
605 // passing an empty function to schedule_on_each_cpu().  This approach
606 // provides an asynchronous call_rcu_tasks_rude() API and batching
607 // of concurrent calls to the synchronous synchronize_rcu_rude() API.
608 // This sends IPIs far and wide and induces otherwise unnecessary context
609 // switches on all online CPUs, whether idle or not.
610
611 // Empty function to allow workqueues to force a context switch.
612 static void rcu_tasks_be_rude(struct work_struct *work)
613 {
614 }
615
616 // Wait for one rude RCU-tasks grace period.
617 static void rcu_tasks_rude_wait_gp(struct rcu_tasks *rtp)
618 {
619         rtp->n_ipis += cpumask_weight(cpu_online_mask);
620         schedule_on_each_cpu(rcu_tasks_be_rude);
621 }
622
623 void call_rcu_tasks_rude(struct rcu_head *rhp, rcu_callback_t func);
624 DEFINE_RCU_TASKS(rcu_tasks_rude, rcu_tasks_rude_wait_gp, call_rcu_tasks_rude,
625                  "RCU Tasks Rude");
626
627 /**
628  * call_rcu_tasks_rude() - Queue a callback rude task-based grace period
629  * @rhp: structure to be used for queueing the RCU updates.
630  * @func: actual callback function to be invoked after the grace period
631  *
632  * The callback function will be invoked some time after a full grace
633  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
634  * read-side critical sections have completed. call_rcu_tasks_rude()
635  * assumes that the read-side critical sections end at context switch,
636  * cond_resched_rcu_qs(), or transition to usermode execution.  As such,
637  * there are no read-side primitives analogous to rcu_read_lock() and
638  * rcu_read_unlock() because this primitive is intended to determine
639  * that all tasks have passed through a safe state, not so much for
640  * data-strcuture synchronization.
641  *
642  * See the description of call_rcu() for more detailed information on
643  * memory ordering guarantees.
644  */
645 void call_rcu_tasks_rude(struct rcu_head *rhp, rcu_callback_t func)
646 {
647         call_rcu_tasks_generic(rhp, func, &rcu_tasks_rude);
648 }
649 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_tasks_rude);
650
651 /**
652  * synchronize_rcu_tasks_rude - wait for a rude rcu-tasks grace period
653  *
654  * Control will return to the caller some time after a rude rcu-tasks
655  * grace period has elapsed, in other words after all currently
656  * executing rcu-tasks read-side critical sections have elapsed.  These
657  * read-side critical sections are delimited by calls to schedule(),
658  * cond_resched_tasks_rcu_qs(), userspace execution, and (in theory,
659  * anyway) cond_resched().
660  *
661  * This is a very specialized primitive, intended only for a few uses in
662  * tracing and other situations requiring manipulation of function preambles
663  * and profiling hooks.  The synchronize_rcu_tasks_rude() function is not
664  * (yet) intended for heavy use from multiple CPUs.
665  *
666  * See the description of synchronize_rcu() for more detailed information
667  * on memory ordering guarantees.
668  */
669 void synchronize_rcu_tasks_rude(void)
670 {
671         synchronize_rcu_tasks_generic(&rcu_tasks_rude);
672 }
673 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_tasks_rude);
674
675 /**
676  * rcu_barrier_tasks_rude - Wait for in-flight call_rcu_tasks_rude() callbacks.
677  *
678  * Although the current implementation is guaranteed to wait, it is not
679  * obligated to, for example, if there are no pending callbacks.
680  */
681 void rcu_barrier_tasks_rude(void)
682 {
683         /* There is only one callback queue, so this is easy.  ;-) */
684         synchronize_rcu_tasks_rude();
685 }
686 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_tasks_rude);
687
688 static int __init rcu_spawn_tasks_rude_kthread(void)
689 {
690         rcu_tasks_rude.gp_sleep = HZ / 10;
691         rcu_spawn_tasks_kthread_generic(&rcu_tasks_rude);
692         return 0;
693 }
694
695 #if !defined(CONFIG_TINY_RCU)
696 void show_rcu_tasks_rude_gp_kthread(void)
697 {
698         show_rcu_tasks_generic_gp_kthread(&rcu_tasks_rude, "");
699 }
700 EXPORT_SYMBOL_GPL(show_rcu_tasks_rude_gp_kthread);
701 #endif // !defined(CONFIG_TINY_RCU)
702 #endif /* #ifdef CONFIG_TASKS_RUDE_RCU */
703
704 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
705 //
706 // Tracing variant of Tasks RCU.  This variant is designed to be used
707 // to protect tracing hooks, including those of BPF.  This variant
708 // therefore:
709 //
710 // 1.   Has explicit read-side markers to allow finite grace periods
711 //      in the face of in-kernel loops for PREEMPT=n builds.
712 //
713 // 2.   Protects code in the idle loop, exception entry/exit, and
714 //      CPU-hotplug code paths, similar to the capabilities of SRCU.
715 //
716 // 3.   Avoids expensive read-side instruction, having overhead similar
717 //      to that of Preemptible RCU.
718 //
719 // There are of course downsides.  The grace-period code can send IPIs to
720 // CPUs, even when those CPUs are in the idle loop or in nohz_full userspace.
721 // It is necessary to scan the full tasklist, much as for Tasks RCU.  There
722 // is a single callback queue guarded by a single lock, again, much as for
723 // Tasks RCU.  If needed, these downsides can be at least partially remedied.
724 //
725 // Perhaps most important, this variant of RCU does not affect the vanilla
726 // flavors, rcu_preempt and rcu_sched.  The fact that RCU Tasks Trace
727 // readers can operate from idle, offline, and exception entry/exit in no
728 // way allows rcu_preempt and rcu_sched readers to also do so.
729 //
730 // The implementation uses rcu_tasks_wait_gp(), which relies on function
731 // pointers in the rcu_tasks structure.  The rcu_spawn_tasks_trace_kthread()
732 // function sets these function pointers up so that rcu_tasks_wait_gp()
733 // invokes these functions in this order:
734 //
735 // rcu_tasks_trace_pregp_step():
736 //      Initialize the count of readers and block CPU-hotplug operations.
737 // rcu_tasks_trace_pertask(), invoked on every non-idle task:
738 //      Initialize per-task state and attempt to identify an immediate
739 //      quiescent state for that task, or, failing that, attempt to
740 //      set that task's .need_qs flag so that task's next outermost
741 //      rcu_read_unlock_trace() will report the quiescent state (in which
742 //      case the count of readers is incremented).  If both attempts fail,
743 //      the task is added to a "holdout" list.
744 // rcu_tasks_trace_postscan():
745 //      Initialize state and attempt to identify an immediate quiescent
746 //      state as above (but only for idle tasks), unblock CPU-hotplug
747 //      operations, and wait for an RCU grace period to avoid races with
748 //      tasks that are in the process of exiting.
749 // check_all_holdout_tasks_trace(), repeatedly until holdout list is empty:
750 //      Scans the holdout list, attempting to identify a quiescent state
751 //      for each task on the list.  If there is a quiescent state, the
752 //      corresponding task is removed from the holdout list.
753 // rcu_tasks_trace_postgp():
754 //      Wait for the count of readers do drop to zero, reporting any stalls.
755 //      Also execute full memory barriers to maintain ordering with code
756 //      executing after the grace period.
757 //
758 // The exit_tasks_rcu_finish_trace() synchronizes with exiting tasks.
759 //
760 // Pre-grace-period update-side code is ordered before the grace
761 // period via the ->cbs_lock and barriers in rcu_tasks_kthread().
762 // Pre-grace-period read-side code is ordered before the grace period by
763 // atomic_dec_and_test() of the count of readers (for IPIed readers) and by
764 // scheduler context-switch ordering (for locked-down non-running readers).
765
766 // The lockdep state must be outside of #ifdef to be useful.
767 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
768 static struct lock_class_key rcu_lock_trace_key;
769 struct lockdep_map rcu_trace_lock_map =
770         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("rcu_read_lock_trace", &rcu_lock_trace_key);
771 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_trace_lock_map);
772 #endif /* #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC */
773
774 #ifdef CONFIG_TASKS_TRACE_RCU
775
776 static atomic_t trc_n_readers_need_end;         // Number of waited-for readers.
777 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(trc_wait);       // List of holdout tasks.
778
779 // Record outstanding IPIs to each CPU.  No point in sending two...
780 static DEFINE_PER_CPU(bool, trc_ipi_to_cpu);
781
782 // The number of detections of task quiescent state relying on
783 // heavyweight readers executing explicit memory barriers.
784 static unsigned long n_heavy_reader_attempts;
785 static unsigned long n_heavy_reader_updates;
786 static unsigned long n_heavy_reader_ofl_updates;
787
788 void call_rcu_tasks_trace(struct rcu_head *rhp, rcu_callback_t func);
789 DEFINE_RCU_TASKS(rcu_tasks_trace, rcu_tasks_wait_gp, call_rcu_tasks_trace,
790                  "RCU Tasks Trace");
791
792 /*
793  * This irq_work handler allows rcu_read_unlock_trace() to be invoked
794  * while the scheduler locks are held.
795  */
796 static void rcu_read_unlock_iw(struct irq_work *iwp)
797 {
798         wake_up(&trc_wait);
799 }
800 static DEFINE_IRQ_WORK(rcu_tasks_trace_iw, rcu_read_unlock_iw);
801
802 /* If we are the last reader, wake up the grace-period kthread. */
803 void rcu_read_unlock_trace_special(struct task_struct *t, int nesting)
804 {
805         int nq = t->trc_reader_special.b.need_qs;
806
807         if (IS_ENABLED(CONFIG_TASKS_TRACE_RCU_READ_MB) &&
808             t->trc_reader_special.b.need_mb)
809                 smp_mb(); // Pairs with update-side barriers.
810         // Update .need_qs before ->trc_reader_nesting for irq/NMI handlers.
811         if (nq)
812                 WRITE_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs, false);
813         WRITE_ONCE(t->trc_reader_nesting, nesting);
814         if (nq && atomic_dec_and_test(&trc_n_readers_need_end))
815                 irq_work_queue(&rcu_tasks_trace_iw);
816 }
817 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_read_unlock_trace_special);
818
819 /* Add a task to the holdout list, if it is not already on the list. */
820 static void trc_add_holdout(struct task_struct *t, struct list_head *bhp)
821 {
822         if (list_empty(&t->trc_holdout_list)) {
823                 get_task_struct(t);
824                 list_add(&t->trc_holdout_list, bhp);
825         }
826 }
827
828 /* Remove a task from the holdout list, if it is in fact present. */
829 static void trc_del_holdout(struct task_struct *t)
830 {
831         if (!list_empty(&t->trc_holdout_list)) {
832                 list_del_init(&t->trc_holdout_list);
833                 put_task_struct(t);
834         }
835 }
836
837 /* IPI handler to check task state. */
838 static void trc_read_check_handler(void *t_in)
839 {
840         struct task_struct *t = current;
841         struct task_struct *texp = t_in;
842
843         // If the task is no longer running on this CPU, leave.
844         if (unlikely(texp != t)) {
845                 if (WARN_ON_ONCE(atomic_dec_and_test(&trc_n_readers_need_end)))
846                         wake_up(&trc_wait);
847                 goto reset_ipi; // Already on holdout list, so will check later.
848         }
849
850         // If the task is not in a read-side critical section, and
851         // if this is the last reader, awaken the grace-period kthread.
852         if (likely(!t->trc_reader_nesting)) {
853                 if (WARN_ON_ONCE(atomic_dec_and_test(&trc_n_readers_need_end)))
854                         wake_up(&trc_wait);
855                 // Mark as checked after decrement to avoid false
856                 // positives on the above WARN_ON_ONCE().
857                 WRITE_ONCE(t->trc_reader_checked, true);
858                 goto reset_ipi;
859         }
860         // If we are racing with an rcu_read_unlock_trace(), try again later.
861         if (unlikely(t->trc_reader_nesting < 0)) {
862                 if (WARN_ON_ONCE(atomic_dec_and_test(&trc_n_readers_need_end)))
863                         wake_up(&trc_wait);
864                 goto reset_ipi;
865         }
866         WRITE_ONCE(t->trc_reader_checked, true);
867
868         // Get here if the task is in a read-side critical section.  Set
869         // its state so that it will awaken the grace-period kthread upon
870         // exit from that critical section.
871         WARN_ON_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs);
872         WRITE_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs, true);
873
874 reset_ipi:
875         // Allow future IPIs to be sent on CPU and for task.
876         // Also order this IPI handler against any later manipulations of
877         // the intended task.
878         smp_store_release(&per_cpu(trc_ipi_to_cpu, smp_processor_id()), false); // ^^^
879         smp_store_release(&texp->trc_ipi_to_cpu, -1); // ^^^
880 }
881
882 /* Callback function for scheduler to check locked-down task.  */
883 static bool trc_inspect_reader(struct task_struct *t, void *arg)
884 {
885         int cpu = task_cpu(t);
886         bool in_qs = false;
887         bool ofl = cpu_is_offline(cpu);
888
889         if (task_curr(t)) {
890                 WARN_ON_ONCE(ofl && !is_idle_task(t));
891
892                 // If no chance of heavyweight readers, do it the hard way.
893                 if (!ofl && !IS_ENABLED(CONFIG_TASKS_TRACE_RCU_READ_MB))
894                         return false;
895
896                 // If heavyweight readers are enabled on the remote task,
897                 // we can inspect its state despite its currently running.
898                 // However, we cannot safely change its state.
899                 n_heavy_reader_attempts++;
900                 if (!ofl && // Check for "running" idle tasks on offline CPUs.
901                     !rcu_dynticks_zero_in_eqs(cpu, &t->trc_reader_nesting))
902                         return false; // No quiescent state, do it the hard way.
903                 n_heavy_reader_updates++;
904                 if (ofl)
905                         n_heavy_reader_ofl_updates++;
906                 in_qs = true;
907         } else {
908                 in_qs = likely(!t->trc_reader_nesting);
909         }
910
911         // Mark as checked.  Because this is called from the grace-period
912         // kthread, also remove the task from the holdout list.
913         t->trc_reader_checked = true;
914         trc_del_holdout(t);
915
916         if (in_qs)
917                 return true;  // Already in quiescent state, done!!!
918
919         // The task is in a read-side critical section, so set up its
920         // state so that it will awaken the grace-period kthread upon exit
921         // from that critical section.
922         atomic_inc(&trc_n_readers_need_end); // One more to wait on.
923         WARN_ON_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs);
924         WRITE_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs, true);
925         return true;
926 }
927
928 /* Attempt to extract the state for the specified task. */
929 static void trc_wait_for_one_reader(struct task_struct *t,
930                                     struct list_head *bhp)
931 {
932         int cpu;
933
934         // If a previous IPI is still in flight, let it complete.
935         if (smp_load_acquire(&t->trc_ipi_to_cpu) != -1) // Order IPI
936                 return;
937
938         // The current task had better be in a quiescent state.
939         if (t == current) {
940                 t->trc_reader_checked = true;
941                 trc_del_holdout(t);
942                 WARN_ON_ONCE(t->trc_reader_nesting);
943                 return;
944         }
945
946         // Attempt to nail down the task for inspection.
947         get_task_struct(t);
948         if (try_invoke_on_locked_down_task(t, trc_inspect_reader, NULL)) {
949                 put_task_struct(t);
950                 return;
951         }
952         put_task_struct(t);
953
954         // If currently running, send an IPI, either way, add to list.
955         trc_add_holdout(t, bhp);
956         if (task_curr(t) &&
957             time_after(jiffies + 1, rcu_tasks_trace.gp_start + rcu_task_ipi_delay)) {
958                 // The task is currently running, so try IPIing it.
959                 cpu = task_cpu(t);
960
961                 // If there is already an IPI outstanding, let it happen.
962                 if (per_cpu(trc_ipi_to_cpu, cpu) || t->trc_ipi_to_cpu >= 0)
963                         return;
964
965                 atomic_inc(&trc_n_readers_need_end);
966                 per_cpu(trc_ipi_to_cpu, cpu) = true;
967                 t->trc_ipi_to_cpu = cpu;
968                 rcu_tasks_trace.n_ipis++;
969                 if (smp_call_function_single(cpu,
970                                              trc_read_check_handler, t, 0)) {
971                         // Just in case there is some other reason for
972                         // failure than the target CPU being offline.
973                         rcu_tasks_trace.n_ipis_fails++;
974                         per_cpu(trc_ipi_to_cpu, cpu) = false;
975                         t->trc_ipi_to_cpu = cpu;
976                         if (atomic_dec_and_test(&trc_n_readers_need_end)) {
977                                 WARN_ON_ONCE(1);
978                                 wake_up(&trc_wait);
979                         }
980                 }
981         }
982 }
983
984 /* Initialize for a new RCU-tasks-trace grace period. */
985 static void rcu_tasks_trace_pregp_step(void)
986 {
987         int cpu;
988
989         // Allow for fast-acting IPIs.
990         atomic_set(&trc_n_readers_need_end, 1);
991
992         // There shouldn't be any old IPIs, but...
993         for_each_possible_cpu(cpu)
994                 WARN_ON_ONCE(per_cpu(trc_ipi_to_cpu, cpu));
995
996         // Disable CPU hotplug across the tasklist scan.
997         // This also waits for all readers in CPU-hotplug code paths.
998         cpus_read_lock();
999 }
1000
1001 /* Do first-round processing for the specified task. */
1002 static void rcu_tasks_trace_pertask(struct task_struct *t,
1003                                     struct list_head *hop)
1004 {
1005         // During early boot when there is only the one boot CPU, there
1006         // is no idle task for the other CPUs. Just return.
1007         if (unlikely(t == NULL))
1008                 return;
1009
1010         WRITE_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs, false);
1011         WRITE_ONCE(t->trc_reader_checked, false);
1012         t->trc_ipi_to_cpu = -1;
1013         trc_wait_for_one_reader(t, hop);
1014 }
1015
1016 /*
1017  * Do intermediate processing between task and holdout scans and
1018  * pick up the idle tasks.
1019  */
1020 static void rcu_tasks_trace_postscan(struct list_head *hop)
1021 {
1022         int cpu;
1023
1024         for_each_possible_cpu(cpu)
1025                 rcu_tasks_trace_pertask(idle_task(cpu), hop);
1026
1027         // Re-enable CPU hotplug now that the tasklist scan has completed.
1028         cpus_read_unlock();
1029
1030         // Wait for late-stage exiting tasks to finish exiting.
1031         // These might have passed the call to exit_tasks_rcu_finish().
1032         synchronize_rcu();
1033         // Any tasks that exit after this point will set ->trc_reader_checked.
1034 }
1035
1036 /* Show the state of a task stalling the current RCU tasks trace GP. */
1037 static void show_stalled_task_trace(struct task_struct *t, bool *firstreport)
1038 {
1039         int cpu;
1040
1041         if (*firstreport) {
1042                 pr_err("INFO: rcu_tasks_trace detected stalls on tasks:\n");
1043                 *firstreport = false;
1044         }
1045         // FIXME: This should attempt to use try_invoke_on_nonrunning_task().
1046         cpu = task_cpu(t);
1047         pr_alert("P%d: %c%c%c nesting: %d%c cpu: %d\n",
1048                  t->pid,
1049                  ".I"[READ_ONCE(t->trc_ipi_to_cpu) > 0],
1050                  ".i"[is_idle_task(t)],
1051                  ".N"[cpu > 0 && tick_nohz_full_cpu(cpu)],
1052                  t->trc_reader_nesting,
1053                  " N"[!!t->trc_reader_special.b.need_qs],
1054                  cpu);
1055         sched_show_task(t);
1056 }
1057
1058 /* List stalled IPIs for RCU tasks trace. */
1059 static void show_stalled_ipi_trace(void)
1060 {
1061         int cpu;
1062
1063         for_each_possible_cpu(cpu)
1064                 if (per_cpu(trc_ipi_to_cpu, cpu))
1065                         pr_alert("\tIPI outstanding to CPU %d\n", cpu);
1066 }
1067
1068 /* Do one scan of the holdout list. */
1069 static void check_all_holdout_tasks_trace(struct list_head *hop,
1070                                           bool needreport, bool *firstreport)
1071 {
1072         struct task_struct *g, *t;
1073
1074         // Disable CPU hotplug across the holdout list scan.
1075         cpus_read_lock();
1076
1077         list_for_each_entry_safe(t, g, hop, trc_holdout_list) {
1078                 // If safe and needed, try to check the current task.
1079                 if (READ_ONCE(t->trc_ipi_to_cpu) == -1 &&
1080                     !READ_ONCE(t->trc_reader_checked))
1081                         trc_wait_for_one_reader(t, hop);
1082
1083                 // If check succeeded, remove this task from the list.
1084                 if (READ_ONCE(t->trc_reader_checked))
1085                         trc_del_holdout(t);
1086                 else if (needreport)
1087                         show_stalled_task_trace(t, firstreport);
1088         }
1089
1090         // Re-enable CPU hotplug now that the holdout list scan has completed.
1091         cpus_read_unlock();
1092
1093         if (needreport) {
1094                 if (firstreport)
1095                         pr_err("INFO: rcu_tasks_trace detected stalls? (Late IPI?)\n");
1096                 show_stalled_ipi_trace();
1097         }
1098 }
1099
1100 /* Wait for grace period to complete and provide ordering. */
1101 static void rcu_tasks_trace_postgp(struct rcu_tasks *rtp)
1102 {
1103         bool firstreport;
1104         struct task_struct *g, *t;
1105         LIST_HEAD(holdouts);
1106         long ret;
1107
1108         // Remove the safety count.
1109         smp_mb__before_atomic();  // Order vs. earlier atomics
1110         atomic_dec(&trc_n_readers_need_end);
1111         smp_mb__after_atomic();  // Order vs. later atomics
1112
1113         // Wait for readers.
1114         set_tasks_gp_state(rtp, RTGS_WAIT_READERS);
1115         for (;;) {
1116                 ret = wait_event_idle_exclusive_timeout(
1117                                 trc_wait,
1118                                 atomic_read(&trc_n_readers_need_end) == 0,
1119                                 READ_ONCE(rcu_task_stall_timeout));
1120                 if (ret)
1121                         break;  // Count reached zero.
1122                 // Stall warning time, so make a list of the offenders.
1123                 rcu_read_lock();
1124                 for_each_process_thread(g, t)
1125                         if (READ_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs))
1126                                 trc_add_holdout(t, &holdouts);
1127                 rcu_read_unlock();
1128                 firstreport = true;
1129                 list_for_each_entry_safe(t, g, &holdouts, trc_holdout_list) {
1130                         if (READ_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs))
1131                                 show_stalled_task_trace(t, &firstreport);
1132                         trc_del_holdout(t); // Release task_struct reference.
1133                 }
1134                 if (firstreport)
1135                         pr_err("INFO: rcu_tasks_trace detected stalls? (Counter/taskslist mismatch?)\n");
1136                 show_stalled_ipi_trace();
1137                 pr_err("\t%d holdouts\n", atomic_read(&trc_n_readers_need_end));
1138         }
1139         smp_mb(); // Caller's code must be ordered after wakeup.
1140                   // Pairs with pretty much every ordering primitive.
1141 }
1142
1143 /* Report any needed quiescent state for this exiting task. */
1144 static void exit_tasks_rcu_finish_trace(struct task_struct *t)
1145 {
1146         WRITE_ONCE(t->trc_reader_checked, true);
1147         WARN_ON_ONCE(t->trc_reader_nesting);
1148         WRITE_ONCE(t->trc_reader_nesting, 0);
1149         if (WARN_ON_ONCE(READ_ONCE(t->trc_reader_special.b.need_qs)))
1150                 rcu_read_unlock_trace_special(t, 0);
1151 }
1152
1153 /**
1154  * call_rcu_tasks_trace() - Queue a callback trace task-based grace period
1155  * @rhp: structure to be used for queueing the RCU updates.
1156  * @func: actual callback function to be invoked after the grace period
1157  *
1158  * The callback function will be invoked some time after a full grace
1159  * period elapses, in other words after all currently executing RCU
1160  * read-side critical sections have completed. call_rcu_tasks_trace()
1161  * assumes that the read-side critical sections end at context switch,
1162  * cond_resched_rcu_qs(), or transition to usermode execution.  As such,
1163  * there are no read-side primitives analogous to rcu_read_lock() and
1164  * rcu_read_unlock() because this primitive is intended to determine
1165  * that all tasks have passed through a safe state, not so much for
1166  * data-strcuture synchronization.
1167  *
1168  * See the description of call_rcu() for more detailed information on
1169  * memory ordering guarantees.
1170  */
1171 void call_rcu_tasks_trace(struct rcu_head *rhp, rcu_callback_t func)
1172 {
1173         call_rcu_tasks_generic(rhp, func, &rcu_tasks_trace);
1174 }
1175 EXPORT_SYMBOL_GPL(call_rcu_tasks_trace);
1176
1177 /**
1178  * synchronize_rcu_tasks_trace - wait for a trace rcu-tasks grace period
1179  *
1180  * Control will return to the caller some time after a trace rcu-tasks
1181  * grace period has elapsed, in other words after all currently executing
1182  * rcu-tasks read-side critical sections have elapsed.  These read-side
1183  * critical sections are delimited by calls to rcu_read_lock_trace()
1184  * and rcu_read_unlock_trace().
1185  *
1186  * This is a very specialized primitive, intended only for a few uses in
1187  * tracing and other situations requiring manipulation of function preambles
1188  * and profiling hooks.  The synchronize_rcu_tasks_trace() function is not
1189  * (yet) intended for heavy use from multiple CPUs.
1190  *
1191  * See the description of synchronize_rcu() for more detailed information
1192  * on memory ordering guarantees.
1193  */
1194 void synchronize_rcu_tasks_trace(void)
1195 {
1196         RCU_LOCKDEP_WARN(lock_is_held(&rcu_trace_lock_map), "Illegal synchronize_rcu_tasks_trace() in RCU Tasks Trace read-side critical section");
1197         synchronize_rcu_tasks_generic(&rcu_tasks_trace);
1198 }
1199 EXPORT_SYMBOL_GPL(synchronize_rcu_tasks_trace);
1200
1201 /**
1202  * rcu_barrier_tasks_trace - Wait for in-flight call_rcu_tasks_trace() callbacks.
1203  *
1204  * Although the current implementation is guaranteed to wait, it is not
1205  * obligated to, for example, if there are no pending callbacks.
1206  */
1207 void rcu_barrier_tasks_trace(void)
1208 {
1209         /* There is only one callback queue, so this is easy.  ;-) */
1210         synchronize_rcu_tasks_trace();
1211 }
1212 EXPORT_SYMBOL_GPL(rcu_barrier_tasks_trace);
1213
1214 static int __init rcu_spawn_tasks_trace_kthread(void)
1215 {
1216         if (IS_ENABLED(CONFIG_TASKS_TRACE_RCU_READ_MB)) {
1217                 rcu_tasks_trace.gp_sleep = HZ / 10;
1218                 rcu_tasks_trace.init_fract = HZ / 10;
1219         } else {
1220                 rcu_tasks_trace.gp_sleep = HZ / 200;
1221                 if (rcu_tasks_trace.gp_sleep <= 0)
1222                         rcu_tasks_trace.gp_sleep = 1;
1223                 rcu_tasks_trace.init_fract = HZ / 200;
1224                 if (rcu_tasks_trace.init_fract <= 0)
1225                         rcu_tasks_trace.init_fract = 1;
1226         }
1227         rcu_tasks_trace.pregp_func = rcu_tasks_trace_pregp_step;
1228         rcu_tasks_trace.pertask_func = rcu_tasks_trace_pertask;
1229         rcu_tasks_trace.postscan_func = rcu_tasks_trace_postscan;
1230         rcu_tasks_trace.holdouts_func = check_all_holdout_tasks_trace;
1231         rcu_tasks_trace.postgp_func = rcu_tasks_trace_postgp;
1232         rcu_spawn_tasks_kthread_generic(&rcu_tasks_trace);
1233         return 0;
1234 }
1235
1236 #if !defined(CONFIG_TINY_RCU)
1237 void show_rcu_tasks_trace_gp_kthread(void)
1238 {
1239         char buf[64];
1240
1241         sprintf(buf, "N%d h:%lu/%lu/%lu", atomic_read(&trc_n_readers_need_end),
1242                 data_race(n_heavy_reader_ofl_updates),
1243                 data_race(n_heavy_reader_updates),
1244                 data_race(n_heavy_reader_attempts));
1245         show_rcu_tasks_generic_gp_kthread(&rcu_tasks_trace, buf);
1246 }
1247 EXPORT_SYMBOL_GPL(show_rcu_tasks_trace_gp_kthread);
1248 #endif // !defined(CONFIG_TINY_RCU)
1249
1250 #else /* #ifdef CONFIG_TASKS_TRACE_RCU */
1251 static void exit_tasks_rcu_finish_trace(struct task_struct *t) { }
1252 #endif /* #else #ifdef CONFIG_TASKS_TRACE_RCU */
1253
1254 #ifndef CONFIG_TINY_RCU
1255 void show_rcu_tasks_gp_kthreads(void)
1256 {
1257         show_rcu_tasks_classic_gp_kthread();
1258         show_rcu_tasks_rude_gp_kthread();
1259         show_rcu_tasks_trace_gp_kthread();
1260 }
1261 #endif /* #ifndef CONFIG_TINY_RCU */
1262
1263 #ifdef CONFIG_PROVE_RCU
1264 struct rcu_tasks_test_desc {
1265         struct rcu_head rh;
1266         const char *name;
1267         bool notrun;
1268 };
1269
1270 static struct rcu_tasks_test_desc tests[] = {
1271         {
1272                 .name = "call_rcu_tasks()",
1273                 /* If not defined, the test is skipped. */
1274                 .notrun = !IS_ENABLED(CONFIG_TASKS_RCU),
1275         },
1276         {
1277                 .name = "call_rcu_tasks_rude()",
1278                 /* If not defined, the test is skipped. */
1279                 .notrun = !IS_ENABLED(CONFIG_TASKS_RUDE_RCU),
1280         },
1281         {
1282                 .name = "call_rcu_tasks_trace()",
1283                 /* If not defined, the test is skipped. */
1284                 .notrun = !IS_ENABLED(CONFIG_TASKS_TRACE_RCU)
1285         }
1286 };
1287
1288 static void test_rcu_tasks_callback(struct rcu_head *rhp)
1289 {
1290         struct rcu_tasks_test_desc *rttd =
1291                 container_of(rhp, struct rcu_tasks_test_desc, rh);
1292
1293         pr_info("Callback from %s invoked.\n", rttd->name);
1294
1295         rttd->notrun = true;
1296 }
1297
1298 static void rcu_tasks_initiate_self_tests(void)
1299 {
1300         pr_info("Running RCU-tasks wait API self tests\n");
1301 #ifdef CONFIG_TASKS_RCU
1302         synchronize_rcu_tasks();
1303         call_rcu_tasks(&tests[0].rh, test_rcu_tasks_callback);
1304 #endif
1305
1306 #ifdef CONFIG_TASKS_RUDE_RCU
1307         synchronize_rcu_tasks_rude();
1308         call_rcu_tasks_rude(&tests[1].rh, test_rcu_tasks_callback);
1309 #endif
1310
1311 #ifdef CONFIG_TASKS_TRACE_RCU
1312         synchronize_rcu_tasks_trace();
1313         call_rcu_tasks_trace(&tests[2].rh, test_rcu_tasks_callback);
1314 #endif
1315 }
1316
1317 static int rcu_tasks_verify_self_tests(void)
1318 {
1319         int ret = 0;
1320         int i;
1321
1322         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(tests); i++) {
1323                 if (!tests[i].notrun) {         // still hanging.
1324                         pr_err("%s has been failed.\n", tests[i].name);
1325                         ret = -1;
1326                 }
1327         }
1328
1329         if (ret)
1330                 WARN_ON(1);
1331
1332         return ret;
1333 }
1334 late_initcall(rcu_tasks_verify_self_tests);
1335 #else /* #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
1336 static void rcu_tasks_initiate_self_tests(void) { }
1337 #endif /* #else #ifdef CONFIG_PROVE_RCU */
1338
1339 void __init rcu_init_tasks_generic(void)
1340 {
1341 #ifdef CONFIG_TASKS_RCU
1342         rcu_spawn_tasks_kthread();
1343 #endif
1344
1345 #ifdef CONFIG_TASKS_RUDE_RCU
1346         rcu_spawn_tasks_rude_kthread();
1347 #endif
1348
1349 #ifdef CONFIG_TASKS_TRACE_RCU
1350         rcu_spawn_tasks_trace_kthread();
1351 #endif
1352
1353         // Run the self-tests.
1354         rcu_tasks_initiate_self_tests();
1355 }
1356
1357 #else /* #ifdef CONFIG_TASKS_RCU_GENERIC */
1358 static inline void rcu_tasks_bootup_oddness(void) {}
1359 void show_rcu_tasks_gp_kthreads(void) {}
1360 #endif /* #else #ifdef CONFIG_TASKS_RCU_GENERIC */