Merge branch 'percpu-for-linus' into percpu-for-next
[linux-2.6.git] / mm / percpu.c
1 /*
2  * linux/mm/percpu.c - percpu memory allocator
3  *
4  * Copyright (C) 2009           SUSE Linux Products GmbH
5  * Copyright (C) 2009           Tejun Heo <tj@kernel.org>
6  *
7  * This file is released under the GPLv2.
8  *
9  * This is percpu allocator which can handle both static and dynamic
10  * areas.  Percpu areas are allocated in chunks in vmalloc area.  Each
11  * chunk is consisted of boot-time determined number of units and the
12  * first chunk is used for static percpu variables in the kernel image
13  * (special boot time alloc/init handling necessary as these areas
14  * need to be brought up before allocation services are running).
15  * Unit grows as necessary and all units grow or shrink in unison.
16  * When a chunk is filled up, another chunk is allocated.  ie. in
17  * vmalloc area
18  *
19  *  c0                           c1                         c2
20  *  -------------------          -------------------        ------------
21  * | u0 | u1 | u2 | u3 |        | u0 | u1 | u2 | u3 |      | u0 | u1 | u
22  *  -------------------  ......  -------------------  ....  ------------
23  *
24  * Allocation is done in offset-size areas of single unit space.  Ie,
25  * an area of 512 bytes at 6k in c1 occupies 512 bytes at 6k of c1:u0,
26  * c1:u1, c1:u2 and c1:u3.  On UMA, units corresponds directly to
27  * cpus.  On NUMA, the mapping can be non-linear and even sparse.
28  * Percpu access can be done by configuring percpu base registers
29  * according to cpu to unit mapping and pcpu_unit_size.
30  *
31  * There are usually many small percpu allocations many of them being
32  * as small as 4 bytes.  The allocator organizes chunks into lists
33  * according to free size and tries to allocate from the fullest one.
34  * Each chunk keeps the maximum contiguous area size hint which is
35  * guaranteed to be eqaul to or larger than the maximum contiguous
36  * area in the chunk.  This helps the allocator not to iterate the
37  * chunk maps unnecessarily.
38  *
39  * Allocation state in each chunk is kept using an array of integers
40  * on chunk->map.  A positive value in the map represents a free
41  * region and negative allocated.  Allocation inside a chunk is done
42  * by scanning this map sequentially and serving the first matching
43  * entry.  This is mostly copied from the percpu_modalloc() allocator.
44  * Chunks can be determined from the address using the index field
45  * in the page struct. The index field contains a pointer to the chunk.
46  *
47  * To use this allocator, arch code should do the followings.
48  *
49  * - drop CONFIG_HAVE_LEGACY_PER_CPU_AREA
50  *
51  * - define __addr_to_pcpu_ptr() and __pcpu_ptr_to_addr() to translate
52  *   regular address to percpu pointer and back if they need to be
53  *   different from the default
54  *
55  * - use pcpu_setup_first_chunk() during percpu area initialization to
56  *   setup the first chunk containing the kernel static percpu area
57  */
58
59 #include <linux/bitmap.h>
60 #include <linux/bootmem.h>
61 #include <linux/list.h>
62 #include <linux/log2.h>
63 #include <linux/mm.h>
64 #include <linux/module.h>
65 #include <linux/mutex.h>
66 #include <linux/percpu.h>
67 #include <linux/pfn.h>
68 #include <linux/slab.h>
69 #include <linux/spinlock.h>
70 #include <linux/vmalloc.h>
71 #include <linux/workqueue.h>
72
73 #include <asm/cacheflush.h>
74 #include <asm/sections.h>
75 #include <asm/tlbflush.h>
76
77 #define PCPU_SLOT_BASE_SHIFT            5       /* 1-31 shares the same slot */
78 #define PCPU_DFL_MAP_ALLOC              16      /* start a map with 16 ents */
79
80 /* default addr <-> pcpu_ptr mapping, override in asm/percpu.h if necessary */
81 #ifndef __addr_to_pcpu_ptr
82 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)                                        \
83         (void *)((unsigned long)(addr) - (unsigned long)pcpu_base_addr  \
84                  + (unsigned long)__per_cpu_start)
85 #endif
86 #ifndef __pcpu_ptr_to_addr
87 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)                                         \
88         (void *)((unsigned long)(ptr) + (unsigned long)pcpu_base_addr   \
89                  - (unsigned long)__per_cpu_start)
90 #endif
91
92 struct pcpu_chunk {
93         struct list_head        list;           /* linked to pcpu_slot lists */
94         int                     free_size;      /* free bytes in the chunk */
95         int                     contig_hint;    /* max contiguous size hint */
96         struct vm_struct        *vm;            /* mapped vmalloc region */
97         int                     map_used;       /* # of map entries used */
98         int                     map_alloc;      /* # of map entries allocated */
99         int                     *map;           /* allocation map */
100         bool                    immutable;      /* no [de]population allowed */
101         unsigned long           populated[];    /* populated bitmap */
102 };
103
104 static int pcpu_unit_pages __read_mostly;
105 static int pcpu_unit_size __read_mostly;
106 static int pcpu_nr_units __read_mostly;
107 static int pcpu_chunk_size __read_mostly;
108 static int pcpu_nr_slots __read_mostly;
109 static size_t pcpu_chunk_struct_size __read_mostly;
110
111 /* cpus with the lowest and highest unit numbers */
112 static unsigned int pcpu_first_unit_cpu __read_mostly;
113 static unsigned int pcpu_last_unit_cpu __read_mostly;
114
115 /* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
116 void *pcpu_base_addr __read_mostly;
117 EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
118
119 /* cpu -> unit map */
120 const int *pcpu_unit_map __read_mostly;
121
122 /*
123  * The first chunk which always exists.  Note that unlike other
124  * chunks, this one can be allocated and mapped in several different
125  * ways and thus often doesn't live in the vmalloc area.
126  */
127 static struct pcpu_chunk *pcpu_first_chunk;
128
129 /*
130  * Optional reserved chunk.  This chunk reserves part of the first
131  * chunk and serves it for reserved allocations.  The amount of
132  * reserved offset is in pcpu_reserved_chunk_limit.  When reserved
133  * area doesn't exist, the following variables contain NULL and 0
134  * respectively.
135  */
136 static struct pcpu_chunk *pcpu_reserved_chunk;
137 static int pcpu_reserved_chunk_limit;
138
139 /*
140  * Synchronization rules.
141  *
142  * There are two locks - pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock.  The former
143  * protects allocation/reclaim paths, chunks, populated bitmap and
144  * vmalloc mapping.  The latter is a spinlock and protects the index
145  * data structures - chunk slots, chunks and area maps in chunks.
146  *
147  * During allocation, pcpu_alloc_mutex is kept locked all the time and
148  * pcpu_lock is grabbed and released as necessary.  All actual memory
149  * allocations are done using GFP_KERNEL with pcpu_lock released.
150  *
151  * Free path accesses and alters only the index data structures, so it
152  * can be safely called from atomic context.  When memory needs to be
153  * returned to the system, free path schedules reclaim_work which
154  * grabs both pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock, unlinks chunks to be
155  * reclaimed, release both locks and frees the chunks.  Note that it's
156  * necessary to grab both locks to remove a chunk from circulation as
157  * allocation path might be referencing the chunk with only
158  * pcpu_alloc_mutex locked.
159  */
160 static DEFINE_MUTEX(pcpu_alloc_mutex);  /* protects whole alloc and reclaim */
161 static DEFINE_SPINLOCK(pcpu_lock);      /* protects index data structures */
162
163 static struct list_head *pcpu_slot __read_mostly; /* chunk list slots */
164
165 /* reclaim work to release fully free chunks, scheduled from free path */
166 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work);
167 static DECLARE_WORK(pcpu_reclaim_work, pcpu_reclaim);
168
169 static int __pcpu_size_to_slot(int size)
170 {
171         int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
172         return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
173 }
174
175 static int pcpu_size_to_slot(int size)
176 {
177         if (size == pcpu_unit_size)
178                 return pcpu_nr_slots - 1;
179         return __pcpu_size_to_slot(size);
180 }
181
182 static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
183 {
184         if (chunk->free_size < sizeof(int) || chunk->contig_hint < sizeof(int))
185                 return 0;
186
187         return pcpu_size_to_slot(chunk->free_size);
188 }
189
190 static int pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
191 {
192         return pcpu_unit_map[cpu] * pcpu_unit_pages + page_idx;
193 }
194
195 static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
196                                      unsigned int cpu, int page_idx)
197 {
198         return (unsigned long)chunk->vm->addr +
199                 (pcpu_page_idx(cpu, page_idx) << PAGE_SHIFT);
200 }
201
202 static struct page *pcpu_chunk_page(struct pcpu_chunk *chunk,
203                                     unsigned int cpu, int page_idx)
204 {
205         /* must not be used on pre-mapped chunk */
206         WARN_ON(chunk->immutable);
207
208         return vmalloc_to_page((void *)pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, page_idx));
209 }
210
211 /* set the pointer to a chunk in a page struct */
212 static void pcpu_set_page_chunk(struct page *page, struct pcpu_chunk *pcpu)
213 {
214         page->index = (unsigned long)pcpu;
215 }
216
217 /* obtain pointer to a chunk from a page struct */
218 static struct pcpu_chunk *pcpu_get_page_chunk(struct page *page)
219 {
220         return (struct pcpu_chunk *)page->index;
221 }
222
223 static void pcpu_next_unpop(struct pcpu_chunk *chunk, int *rs, int *re, int end)
224 {
225         *rs = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs);
226         *re = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
227 }
228
229 static void pcpu_next_pop(struct pcpu_chunk *chunk, int *rs, int *re, int end)
230 {
231         *rs = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs);
232         *re = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
233 }
234
235 /*
236  * (Un)populated page region iterators.  Iterate over (un)populated
237  * page regions betwen @start and @end in @chunk.  @rs and @re should
238  * be integer variables and will be set to start and end page index of
239  * the current region.
240  */
241 #define pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, start, end)               \
242         for ((rs) = (start), pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)); \
243              (rs) < (re);                                                   \
244              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
245
246 #define pcpu_for_each_pop_region(chunk, rs, re, start, end)                 \
247         for ((rs) = (start), pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end));   \
248              (rs) < (re);                                                   \
249              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
250
251 /**
252  * pcpu_mem_alloc - allocate memory
253  * @size: bytes to allocate
254  *
255  * Allocate @size bytes.  If @size is smaller than PAGE_SIZE,
256  * kzalloc() is used; otherwise, vmalloc() is used.  The returned
257  * memory is always zeroed.
258  *
259  * CONTEXT:
260  * Does GFP_KERNEL allocation.
261  *
262  * RETURNS:
263  * Pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
264  */
265 static void *pcpu_mem_alloc(size_t size)
266 {
267         if (size <= PAGE_SIZE)
268                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
269         else {
270                 void *ptr = vmalloc(size);
271                 if (ptr)
272                         memset(ptr, 0, size);
273                 return ptr;
274         }
275 }
276
277 /**
278  * pcpu_mem_free - free memory
279  * @ptr: memory to free
280  * @size: size of the area
281  *
282  * Free @ptr.  @ptr should have been allocated using pcpu_mem_alloc().
283  */
284 static void pcpu_mem_free(void *ptr, size_t size)
285 {
286         if (size <= PAGE_SIZE)
287                 kfree(ptr);
288         else
289                 vfree(ptr);
290 }
291
292 /**
293  * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
294  * @chunk: chunk of interest
295  * @oslot: the previous slot it was on
296  *
297  * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
298  * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
299  * moved to the slot.  Note that the reserved chunk is never put on
300  * chunk slots.
301  *
302  * CONTEXT:
303  * pcpu_lock.
304  */
305 static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
306 {
307         int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
308
309         if (chunk != pcpu_reserved_chunk && oslot != nslot) {
310                 if (oslot < nslot)
311                         list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
312                 else
313                         list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
314         }
315 }
316
317 /**
318  * pcpu_chunk_addr_search - determine chunk containing specified address
319  * @addr: address for which the chunk needs to be determined.
320  *
321  * RETURNS:
322  * The address of the found chunk.
323  */
324 static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
325 {
326         void *first_start = pcpu_first_chunk->vm->addr;
327
328         /* is it in the first chunk? */
329         if (addr >= first_start && addr < first_start + pcpu_unit_size) {
330                 /* is it in the reserved area? */
331                 if (addr < first_start + pcpu_reserved_chunk_limit)
332                         return pcpu_reserved_chunk;
333                 return pcpu_first_chunk;
334         }
335
336         /*
337          * The address is relative to unit0 which might be unused and
338          * thus unmapped.  Offset the address to the unit space of the
339          * current processor before looking it up in the vmalloc
340          * space.  Note that any possible cpu id can be used here, so
341          * there's no need to worry about preemption or cpu hotplug.
342          */
343         addr += pcpu_unit_map[smp_processor_id()] * pcpu_unit_size;
344         return pcpu_get_page_chunk(vmalloc_to_page(addr));
345 }
346
347 /**
348  * pcpu_extend_area_map - extend area map for allocation
349  * @chunk: target chunk
350  *
351  * Extend area map of @chunk so that it can accomodate an allocation.
352  * A single allocation can split an area into three areas, so this
353  * function makes sure that @chunk->map has at least two extra slots.
354  *
355  * CONTEXT:
356  * pcpu_alloc_mutex, pcpu_lock.  pcpu_lock is released and reacquired
357  * if area map is extended.
358  *
359  * RETURNS:
360  * 0 if noop, 1 if successfully extended, -errno on failure.
361  */
362 static int pcpu_extend_area_map(struct pcpu_chunk *chunk)
363 {
364         int new_alloc;
365         int *new;
366         size_t size;
367
368         /* has enough? */
369         if (chunk->map_alloc >= chunk->map_used + 2)
370                 return 0;
371
372         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
373
374         new_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
375         while (new_alloc < chunk->map_used + 2)
376                 new_alloc *= 2;
377
378         new = pcpu_mem_alloc(new_alloc * sizeof(new[0]));
379         if (!new) {
380                 spin_lock_irq(&pcpu_lock);
381                 return -ENOMEM;
382         }
383
384         /*
385          * Acquire pcpu_lock and switch to new area map.  Only free
386          * could have happened inbetween, so map_used couldn't have
387          * grown.
388          */
389         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
390         BUG_ON(new_alloc < chunk->map_used + 2);
391
392         size = chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]);
393         memcpy(new, chunk->map, size);
394
395         /*
396          * map_alloc < PCPU_DFL_MAP_ALLOC indicates that the chunk is
397          * one of the first chunks and still using static map.
398          */
399         if (chunk->map_alloc >= PCPU_DFL_MAP_ALLOC)
400                 pcpu_mem_free(chunk->map, size);
401
402         chunk->map_alloc = new_alloc;
403         chunk->map = new;
404         return 0;
405 }
406
407 /**
408  * pcpu_split_block - split a map block
409  * @chunk: chunk of interest
410  * @i: index of map block to split
411  * @head: head size in bytes (can be 0)
412  * @tail: tail size in bytes (can be 0)
413  *
414  * Split the @i'th map block into two or three blocks.  If @head is
415  * non-zero, @head bytes block is inserted before block @i moving it
416  * to @i+1 and reducing its size by @head bytes.
417  *
418  * If @tail is non-zero, the target block, which can be @i or @i+1
419  * depending on @head, is reduced by @tail bytes and @tail byte block
420  * is inserted after the target block.
421  *
422  * @chunk->map must have enough free slots to accomodate the split.
423  *
424  * CONTEXT:
425  * pcpu_lock.
426  */
427 static void pcpu_split_block(struct pcpu_chunk *chunk, int i,
428                              int head, int tail)
429 {
430         int nr_extra = !!head + !!tail;
431
432         BUG_ON(chunk->map_alloc < chunk->map_used + nr_extra);
433
434         /* insert new subblocks */
435         memmove(&chunk->map[i + nr_extra], &chunk->map[i],
436                 sizeof(chunk->map[0]) * (chunk->map_used - i));
437         chunk->map_used += nr_extra;
438
439         if (head) {
440                 chunk->map[i + 1] = chunk->map[i] - head;
441                 chunk->map[i++] = head;
442         }
443         if (tail) {
444                 chunk->map[i++] -= tail;
445                 chunk->map[i] = tail;
446         }
447 }
448
449 /**
450  * pcpu_alloc_area - allocate area from a pcpu_chunk
451  * @chunk: chunk of interest
452  * @size: wanted size in bytes
453  * @align: wanted align
454  *
455  * Try to allocate @size bytes area aligned at @align from @chunk.
456  * Note that this function only allocates the offset.  It doesn't
457  * populate or map the area.
458  *
459  * @chunk->map must have at least two free slots.
460  *
461  * CONTEXT:
462  * pcpu_lock.
463  *
464  * RETURNS:
465  * Allocated offset in @chunk on success, -1 if no matching area is
466  * found.
467  */
468 static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int size, int align)
469 {
470         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
471         int max_contig = 0;
472         int i, off;
473
474         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++])) {
475                 bool is_last = i + 1 == chunk->map_used;
476                 int head, tail;
477
478                 /* extra for alignment requirement */
479                 head = ALIGN(off, align) - off;
480                 BUG_ON(i == 0 && head != 0);
481
482                 if (chunk->map[i] < 0)
483                         continue;
484                 if (chunk->map[i] < head + size) {
485                         max_contig = max(chunk->map[i], max_contig);
486                         continue;
487                 }
488
489                 /*
490                  * If head is small or the previous block is free,
491                  * merge'em.  Note that 'small' is defined as smaller
492                  * than sizeof(int), which is very small but isn't too
493                  * uncommon for percpu allocations.
494                  */
495                 if (head && (head < sizeof(int) || chunk->map[i - 1] > 0)) {
496                         if (chunk->map[i - 1] > 0)
497                                 chunk->map[i - 1] += head;
498                         else {
499                                 chunk->map[i - 1] -= head;
500                                 chunk->free_size -= head;
501                         }
502                         chunk->map[i] -= head;
503                         off += head;
504                         head = 0;
505                 }
506
507                 /* if tail is small, just keep it around */
508                 tail = chunk->map[i] - head - size;
509                 if (tail < sizeof(int))
510                         tail = 0;
511
512                 /* split if warranted */
513                 if (head || tail) {
514                         pcpu_split_block(chunk, i, head, tail);
515                         if (head) {
516                                 i++;
517                                 off += head;
518                                 max_contig = max(chunk->map[i - 1], max_contig);
519                         }
520                         if (tail)
521                                 max_contig = max(chunk->map[i + 1], max_contig);
522                 }
523
524                 /* update hint and mark allocated */
525                 if (is_last)
526                         chunk->contig_hint = max_contig; /* fully scanned */
527                 else
528                         chunk->contig_hint = max(chunk->contig_hint,
529                                                  max_contig);
530
531                 chunk->free_size -= chunk->map[i];
532                 chunk->map[i] = -chunk->map[i];
533
534                 pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
535                 return off;
536         }
537
538         chunk->contig_hint = max_contig;        /* fully scanned */
539         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
540
541         /* tell the upper layer that this chunk has no matching area */
542         return -1;
543 }
544
545 /**
546  * pcpu_free_area - free area to a pcpu_chunk
547  * @chunk: chunk of interest
548  * @freeme: offset of area to free
549  *
550  * Free area starting from @freeme to @chunk.  Note that this function
551  * only modifies the allocation map.  It doesn't depopulate or unmap
552  * the area.
553  *
554  * CONTEXT:
555  * pcpu_lock.
556  */
557 static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int freeme)
558 {
559         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
560         int i, off;
561
562         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++]))
563                 if (off == freeme)
564                         break;
565         BUG_ON(off != freeme);
566         BUG_ON(chunk->map[i] > 0);
567
568         chunk->map[i] = -chunk->map[i];
569         chunk->free_size += chunk->map[i];
570
571         /* merge with previous? */
572         if (i > 0 && chunk->map[i - 1] >= 0) {
573                 chunk->map[i - 1] += chunk->map[i];
574                 chunk->map_used--;
575                 memmove(&chunk->map[i], &chunk->map[i + 1],
576                         (chunk->map_used - i) * sizeof(chunk->map[0]));
577                 i--;
578         }
579         /* merge with next? */
580         if (i + 1 < chunk->map_used && chunk->map[i + 1] >= 0) {
581                 chunk->map[i] += chunk->map[i + 1];
582                 chunk->map_used--;
583                 memmove(&chunk->map[i + 1], &chunk->map[i + 2],
584                         (chunk->map_used - (i + 1)) * sizeof(chunk->map[0]));
585         }
586
587         chunk->contig_hint = max(chunk->map[i], chunk->contig_hint);
588         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
589 }
590
591 /**
592  * pcpu_get_pages_and_bitmap - get temp pages array and bitmap
593  * @chunk: chunk of interest
594  * @bitmapp: output parameter for bitmap
595  * @may_alloc: may allocate the array
596  *
597  * Returns pointer to array of pointers to struct page and bitmap,
598  * both of which can be indexed with pcpu_page_idx().  The returned
599  * array is cleared to zero and *@bitmapp is copied from
600  * @chunk->populated.  Note that there is only one array and bitmap
601  * and access exclusion is the caller's responsibility.
602  *
603  * CONTEXT:
604  * pcpu_alloc_mutex and does GFP_KERNEL allocation if @may_alloc.
605  * Otherwise, don't care.
606  *
607  * RETURNS:
608  * Pointer to temp pages array on success, NULL on failure.
609  */
610 static struct page **pcpu_get_pages_and_bitmap(struct pcpu_chunk *chunk,
611                                                unsigned long **bitmapp,
612                                                bool may_alloc)
613 {
614         static struct page **pages;
615         static unsigned long *bitmap;
616         size_t pages_size = pcpu_nr_units * pcpu_unit_pages * sizeof(pages[0]);
617         size_t bitmap_size = BITS_TO_LONGS(pcpu_unit_pages) *
618                              sizeof(unsigned long);
619
620         if (!pages || !bitmap) {
621                 if (may_alloc && !pages)
622                         pages = pcpu_mem_alloc(pages_size);
623                 if (may_alloc && !bitmap)
624                         bitmap = pcpu_mem_alloc(bitmap_size);
625                 if (!pages || !bitmap)
626                         return NULL;
627         }
628
629         memset(pages, 0, pages_size);
630         bitmap_copy(bitmap, chunk->populated, pcpu_unit_pages);
631
632         *bitmapp = bitmap;
633         return pages;
634 }
635
636 /**
637  * pcpu_free_pages - free pages which were allocated for @chunk
638  * @chunk: chunk pages were allocated for
639  * @pages: array of pages to be freed, indexed by pcpu_page_idx()
640  * @populated: populated bitmap
641  * @page_start: page index of the first page to be freed
642  * @page_end: page index of the last page to be freed + 1
643  *
644  * Free pages [@page_start and @page_end) in @pages for all units.
645  * The pages were allocated for @chunk.
646  */
647 static void pcpu_free_pages(struct pcpu_chunk *chunk,
648                             struct page **pages, unsigned long *populated,
649                             int page_start, int page_end)
650 {
651         unsigned int cpu;
652         int i;
653
654         for_each_possible_cpu(cpu) {
655                 for (i = page_start; i < page_end; i++) {
656                         struct page *page = pages[pcpu_page_idx(cpu, i)];
657
658                         if (page)
659                                 __free_page(page);
660                 }
661         }
662 }
663
664 /**
665  * pcpu_alloc_pages - allocates pages for @chunk
666  * @chunk: target chunk
667  * @pages: array to put the allocated pages into, indexed by pcpu_page_idx()
668  * @populated: populated bitmap
669  * @page_start: page index of the first page to be allocated
670  * @page_end: page index of the last page to be allocated + 1
671  *
672  * Allocate pages [@page_start,@page_end) into @pages for all units.
673  * The allocation is for @chunk.  Percpu core doesn't care about the
674  * content of @pages and will pass it verbatim to pcpu_map_pages().
675  */
676 static int pcpu_alloc_pages(struct pcpu_chunk *chunk,
677                             struct page **pages, unsigned long *populated,
678                             int page_start, int page_end)
679 {
680         const gfp_t gfp = GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_COLD;
681         unsigned int cpu;
682         int i;
683
684         for_each_possible_cpu(cpu) {
685                 for (i = page_start; i < page_end; i++) {
686                         struct page **pagep = &pages[pcpu_page_idx(cpu, i)];
687
688                         *pagep = alloc_pages_node(cpu_to_node(cpu), gfp, 0);
689                         if (!*pagep) {
690                                 pcpu_free_pages(chunk, pages, populated,
691                                                 page_start, page_end);
692                                 return -ENOMEM;
693                         }
694                 }
695         }
696         return 0;
697 }
698
699 /**
700  * pcpu_pre_unmap_flush - flush cache prior to unmapping
701  * @chunk: chunk the regions to be flushed belongs to
702  * @page_start: page index of the first page to be flushed
703  * @page_end: page index of the last page to be flushed + 1
704  *
705  * Pages in [@page_start,@page_end) of @chunk are about to be
706  * unmapped.  Flush cache.  As each flushing trial can be very
707  * expensive, issue flush on the whole region at once rather than
708  * doing it for each cpu.  This could be an overkill but is more
709  * scalable.
710  */
711 static void pcpu_pre_unmap_flush(struct pcpu_chunk *chunk,
712                                  int page_start, int page_end)
713 {
714         flush_cache_vunmap(
715                 pcpu_chunk_addr(chunk, pcpu_first_unit_cpu, page_start),
716                 pcpu_chunk_addr(chunk, pcpu_last_unit_cpu, page_end));
717 }
718
719 static void __pcpu_unmap_pages(unsigned long addr, int nr_pages)
720 {
721         unmap_kernel_range_noflush(addr, nr_pages << PAGE_SHIFT);
722 }
723
724 /**
725  * pcpu_unmap_pages - unmap pages out of a pcpu_chunk
726  * @chunk: chunk of interest
727  * @pages: pages array which can be used to pass information to free
728  * @populated: populated bitmap
729  * @page_start: page index of the first page to unmap
730  * @page_end: page index of the last page to unmap + 1
731  *
732  * For each cpu, unmap pages [@page_start,@page_end) out of @chunk.
733  * Corresponding elements in @pages were cleared by the caller and can
734  * be used to carry information to pcpu_free_pages() which will be
735  * called after all unmaps are finished.  The caller should call
736  * proper pre/post flush functions.
737  */
738 static void pcpu_unmap_pages(struct pcpu_chunk *chunk,
739                              struct page **pages, unsigned long *populated,
740                              int page_start, int page_end)
741 {
742         unsigned int cpu;
743         int i;
744
745         for_each_possible_cpu(cpu) {
746                 for (i = page_start; i < page_end; i++) {
747                         struct page *page;
748
749                         page = pcpu_chunk_page(chunk, cpu, i);
750                         WARN_ON(!page);
751                         pages[pcpu_page_idx(cpu, i)] = page;
752                 }
753                 __pcpu_unmap_pages(pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, page_start),
754                                    page_end - page_start);
755         }
756
757         for (i = page_start; i < page_end; i++)
758                 __clear_bit(i, populated);
759 }
760
761 /**
762  * pcpu_post_unmap_tlb_flush - flush TLB after unmapping
763  * @chunk: pcpu_chunk the regions to be flushed belong to
764  * @page_start: page index of the first page to be flushed
765  * @page_end: page index of the last page to be flushed + 1
766  *
767  * Pages [@page_start,@page_end) of @chunk have been unmapped.  Flush
768  * TLB for the regions.  This can be skipped if the area is to be
769  * returned to vmalloc as vmalloc will handle TLB flushing lazily.
770  *
771  * As with pcpu_pre_unmap_flush(), TLB flushing also is done at once
772  * for the whole region.
773  */
774 static void pcpu_post_unmap_tlb_flush(struct pcpu_chunk *chunk,
775                                       int page_start, int page_end)
776 {
777         flush_tlb_kernel_range(
778                 pcpu_chunk_addr(chunk, pcpu_first_unit_cpu, page_start),
779                 pcpu_chunk_addr(chunk, pcpu_last_unit_cpu, page_end));
780 }
781
782 static int __pcpu_map_pages(unsigned long addr, struct page **pages,
783                             int nr_pages)
784 {
785         return map_kernel_range_noflush(addr, nr_pages << PAGE_SHIFT,
786                                         PAGE_KERNEL, pages);
787 }
788
789 /**
790  * pcpu_map_pages - map pages into a pcpu_chunk
791  * @chunk: chunk of interest
792  * @pages: pages array containing pages to be mapped
793  * @populated: populated bitmap
794  * @page_start: page index of the first page to map
795  * @page_end: page index of the last page to map + 1
796  *
797  * For each cpu, map pages [@page_start,@page_end) into @chunk.  The
798  * caller is responsible for calling pcpu_post_map_flush() after all
799  * mappings are complete.
800  *
801  * This function is responsible for setting corresponding bits in
802  * @chunk->populated bitmap and whatever is necessary for reverse
803  * lookup (addr -> chunk).
804  */
805 static int pcpu_map_pages(struct pcpu_chunk *chunk,
806                           struct page **pages, unsigned long *populated,
807                           int page_start, int page_end)
808 {
809         unsigned int cpu, tcpu;
810         int i, err;
811
812         for_each_possible_cpu(cpu) {
813                 err = __pcpu_map_pages(pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, page_start),
814                                        &pages[pcpu_page_idx(cpu, page_start)],
815                                        page_end - page_start);
816                 if (err < 0)
817                         goto err;
818         }
819
820         /* mapping successful, link chunk and mark populated */
821         for (i = page_start; i < page_end; i++) {
822                 for_each_possible_cpu(cpu)
823                         pcpu_set_page_chunk(pages[pcpu_page_idx(cpu, i)],
824                                             chunk);
825                 __set_bit(i, populated);
826         }
827
828         return 0;
829
830 err:
831         for_each_possible_cpu(tcpu) {
832                 if (tcpu == cpu)
833                         break;
834                 __pcpu_unmap_pages(pcpu_chunk_addr(chunk, tcpu, page_start),
835                                    page_end - page_start);
836         }
837         return err;
838 }
839
840 /**
841  * pcpu_post_map_flush - flush cache after mapping
842  * @chunk: pcpu_chunk the regions to be flushed belong to
843  * @page_start: page index of the first page to be flushed
844  * @page_end: page index of the last page to be flushed + 1
845  *
846  * Pages [@page_start,@page_end) of @chunk have been mapped.  Flush
847  * cache.
848  *
849  * As with pcpu_pre_unmap_flush(), TLB flushing also is done at once
850  * for the whole region.
851  */
852 static void pcpu_post_map_flush(struct pcpu_chunk *chunk,
853                                 int page_start, int page_end)
854 {
855         flush_cache_vmap(
856                 pcpu_chunk_addr(chunk, pcpu_first_unit_cpu, page_start),
857                 pcpu_chunk_addr(chunk, pcpu_last_unit_cpu, page_end));
858 }
859
860 /**
861  * pcpu_depopulate_chunk - depopulate and unmap an area of a pcpu_chunk
862  * @chunk: chunk to depopulate
863  * @off: offset to the area to depopulate
864  * @size: size of the area to depopulate in bytes
865  * @flush: whether to flush cache and tlb or not
866  *
867  * For each cpu, depopulate and unmap pages [@page_start,@page_end)
868  * from @chunk.  If @flush is true, vcache is flushed before unmapping
869  * and tlb after.
870  *
871  * CONTEXT:
872  * pcpu_alloc_mutex.
873  */
874 static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size)
875 {
876         int page_start = PFN_DOWN(off);
877         int page_end = PFN_UP(off + size);
878         struct page **pages;
879         unsigned long *populated;
880         int rs, re;
881
882         /* quick path, check whether it's empty already */
883         pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, page_start, page_end) {
884                 if (rs == page_start && re == page_end)
885                         return;
886                 break;
887         }
888
889         /* immutable chunks can't be depopulated */
890         WARN_ON(chunk->immutable);
891
892         /*
893          * If control reaches here, there must have been at least one
894          * successful population attempt so the temp pages array must
895          * be available now.
896          */
897         pages = pcpu_get_pages_and_bitmap(chunk, &populated, false);
898         BUG_ON(!pages);
899
900         /* unmap and free */
901         pcpu_pre_unmap_flush(chunk, page_start, page_end);
902
903         pcpu_for_each_pop_region(chunk, rs, re, page_start, page_end)
904                 pcpu_unmap_pages(chunk, pages, populated, rs, re);
905
906         /* no need to flush tlb, vmalloc will handle it lazily */
907
908         pcpu_for_each_pop_region(chunk, rs, re, page_start, page_end)
909                 pcpu_free_pages(chunk, pages, populated, rs, re);
910
911         /* commit new bitmap */
912         bitmap_copy(chunk->populated, populated, pcpu_unit_pages);
913 }
914
915 /**
916  * pcpu_populate_chunk - populate and map an area of a pcpu_chunk
917  * @chunk: chunk of interest
918  * @off: offset to the area to populate
919  * @size: size of the area to populate in bytes
920  *
921  * For each cpu, populate and map pages [@page_start,@page_end) into
922  * @chunk.  The area is cleared on return.
923  *
924  * CONTEXT:
925  * pcpu_alloc_mutex, does GFP_KERNEL allocation.
926  */
927 static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size)
928 {
929         int page_start = PFN_DOWN(off);
930         int page_end = PFN_UP(off + size);
931         int free_end = page_start, unmap_end = page_start;
932         struct page **pages;
933         unsigned long *populated;
934         unsigned int cpu;
935         int rs, re, rc;
936
937         /* quick path, check whether all pages are already there */
938         pcpu_for_each_pop_region(chunk, rs, re, page_start, page_end) {
939                 if (rs == page_start && re == page_end)
940                         goto clear;
941                 break;
942         }
943
944         /* need to allocate and map pages, this chunk can't be immutable */
945         WARN_ON(chunk->immutable);
946
947         pages = pcpu_get_pages_and_bitmap(chunk, &populated, true);
948         if (!pages)
949                 return -ENOMEM;
950
951         /* alloc and map */
952         pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, page_start, page_end) {
953                 rc = pcpu_alloc_pages(chunk, pages, populated, rs, re);
954                 if (rc)
955                         goto err_free;
956                 free_end = re;
957         }
958
959         pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, page_start, page_end) {
960                 rc = pcpu_map_pages(chunk, pages, populated, rs, re);
961                 if (rc)
962                         goto err_unmap;
963                 unmap_end = re;
964         }
965         pcpu_post_map_flush(chunk, page_start, page_end);
966
967         /* commit new bitmap */
968         bitmap_copy(chunk->populated, populated, pcpu_unit_pages);
969 clear:
970         for_each_possible_cpu(cpu)
971                 memset((void *)pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, 0) + off, 0, size);
972         return 0;
973
974 err_unmap:
975         pcpu_pre_unmap_flush(chunk, page_start, unmap_end);
976         pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, page_start, unmap_end)
977                 pcpu_unmap_pages(chunk, pages, populated, rs, re);
978         pcpu_post_unmap_tlb_flush(chunk, page_start, unmap_end);
979 err_free:
980         pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, page_start, free_end)
981                 pcpu_free_pages(chunk, pages, populated, rs, re);
982         return rc;
983 }
984
985 static void free_pcpu_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
986 {
987         if (!chunk)
988                 return;
989         if (chunk->vm)
990                 free_vm_area(chunk->vm);
991         pcpu_mem_free(chunk->map, chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]));
992         kfree(chunk);
993 }
994
995 static struct pcpu_chunk *alloc_pcpu_chunk(void)
996 {
997         struct pcpu_chunk *chunk;
998
999         chunk = kzalloc(pcpu_chunk_struct_size, GFP_KERNEL);
1000         if (!chunk)
1001                 return NULL;
1002
1003         chunk->map = pcpu_mem_alloc(PCPU_DFL_MAP_ALLOC * sizeof(chunk->map[0]));
1004         chunk->map_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
1005         chunk->map[chunk->map_used++] = pcpu_unit_size;
1006
1007         chunk->vm = get_vm_area(pcpu_chunk_size, VM_ALLOC);
1008         if (!chunk->vm) {
1009                 free_pcpu_chunk(chunk);
1010                 return NULL;
1011         }
1012
1013         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
1014         chunk->free_size = pcpu_unit_size;
1015         chunk->contig_hint = pcpu_unit_size;
1016
1017         return chunk;
1018 }
1019
1020 /**
1021  * pcpu_alloc - the percpu allocator
1022  * @size: size of area to allocate in bytes
1023  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1024  * @reserved: allocate from the reserved chunk if available
1025  *
1026  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.
1027  *
1028  * CONTEXT:
1029  * Does GFP_KERNEL allocation.
1030  *
1031  * RETURNS:
1032  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1033  */
1034 static void *pcpu_alloc(size_t size, size_t align, bool reserved)
1035 {
1036         struct pcpu_chunk *chunk;
1037         int slot, off;
1038
1039         if (unlikely(!size || size > PCPU_MIN_UNIT_SIZE || align > PAGE_SIZE)) {
1040                 WARN(true, "illegal size (%zu) or align (%zu) for "
1041                      "percpu allocation\n", size, align);
1042                 return NULL;
1043         }
1044
1045         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
1046         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1047
1048         /* serve reserved allocations from the reserved chunk if available */
1049         if (reserved && pcpu_reserved_chunk) {
1050                 chunk = pcpu_reserved_chunk;
1051                 if (size > chunk->contig_hint ||
1052                     pcpu_extend_area_map(chunk) < 0)
1053                         goto fail_unlock;
1054                 off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
1055                 if (off >= 0)
1056                         goto area_found;
1057                 goto fail_unlock;
1058         }
1059
1060 restart:
1061         /* search through normal chunks */
1062         for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
1063                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
1064                         if (size > chunk->contig_hint)
1065                                 continue;
1066
1067                         switch (pcpu_extend_area_map(chunk)) {
1068                         case 0:
1069                                 break;
1070                         case 1:
1071                                 goto restart;   /* pcpu_lock dropped, restart */
1072                         default:
1073                                 goto fail_unlock;
1074                         }
1075
1076                         off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
1077                         if (off >= 0)
1078                                 goto area_found;
1079                 }
1080         }
1081
1082         /* hmmm... no space left, create a new chunk */
1083         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1084
1085         chunk = alloc_pcpu_chunk();
1086         if (!chunk)
1087                 goto fail_unlock_mutex;
1088
1089         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1090         pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
1091         goto restart;
1092
1093 area_found:
1094         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1095
1096         /* populate, map and clear the area */
1097         if (pcpu_populate_chunk(chunk, off, size)) {
1098                 spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1099                 pcpu_free_area(chunk, off);
1100                 goto fail_unlock;
1101         }
1102
1103         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1104
1105         /* return address relative to unit0 */
1106         return __addr_to_pcpu_ptr(chunk->vm->addr + off);
1107
1108 fail_unlock:
1109         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1110 fail_unlock_mutex:
1111         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1112         return NULL;
1113 }
1114
1115 /**
1116  * __alloc_percpu - allocate dynamic percpu area
1117  * @size: size of area to allocate in bytes
1118  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1119  *
1120  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.  Might
1121  * sleep.  Might trigger writeouts.
1122  *
1123  * CONTEXT:
1124  * Does GFP_KERNEL allocation.
1125  *
1126  * RETURNS:
1127  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1128  */
1129 void *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
1130 {
1131         return pcpu_alloc(size, align, false);
1132 }
1133 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
1134
1135 /**
1136  * __alloc_reserved_percpu - allocate reserved percpu area
1137  * @size: size of area to allocate in bytes
1138  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1139  *
1140  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align from reserved
1141  * percpu area if arch has set it up; otherwise, allocation is served
1142  * from the same dynamic area.  Might sleep.  Might trigger writeouts.
1143  *
1144  * CONTEXT:
1145  * Does GFP_KERNEL allocation.
1146  *
1147  * RETURNS:
1148  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1149  */
1150 void *__alloc_reserved_percpu(size_t size, size_t align)
1151 {
1152         return pcpu_alloc(size, align, true);
1153 }
1154
1155 /**
1156  * pcpu_reclaim - reclaim fully free chunks, workqueue function
1157  * @work: unused
1158  *
1159  * Reclaim all fully free chunks except for the first one.
1160  *
1161  * CONTEXT:
1162  * workqueue context.
1163  */
1164 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work)
1165 {
1166         LIST_HEAD(todo);
1167         struct list_head *head = &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1];
1168         struct pcpu_chunk *chunk, *next;
1169
1170         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
1171         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1172
1173         list_for_each_entry_safe(chunk, next, head, list) {
1174                 WARN_ON(chunk->immutable);
1175
1176                 /* spare the first one */
1177                 if (chunk == list_first_entry(head, struct pcpu_chunk, list))
1178                         continue;
1179
1180                 list_move(&chunk->list, &todo);
1181         }
1182
1183         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1184         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1185
1186         list_for_each_entry_safe(chunk, next, &todo, list) {
1187                 pcpu_depopulate_chunk(chunk, 0, pcpu_unit_size);
1188                 free_pcpu_chunk(chunk);
1189         }
1190 }
1191
1192 /**
1193  * free_percpu - free percpu area
1194  * @ptr: pointer to area to free
1195  *
1196  * Free percpu area @ptr.
1197  *
1198  * CONTEXT:
1199  * Can be called from atomic context.
1200  */
1201 void free_percpu(void *ptr)
1202 {
1203         void *addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
1204         struct pcpu_chunk *chunk;
1205         unsigned long flags;
1206         int off;
1207
1208         if (!ptr)
1209                 return;
1210
1211         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1212
1213         chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
1214         off = addr - chunk->vm->addr;
1215
1216         pcpu_free_area(chunk, off);
1217
1218         /* if there are more than one fully free chunks, wake up grim reaper */
1219         if (chunk->free_size == pcpu_unit_size) {
1220                 struct pcpu_chunk *pos;
1221
1222                 list_for_each_entry(pos, &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1], list)
1223                         if (pos != chunk) {
1224                                 schedule_work(&pcpu_reclaim_work);
1225                                 break;
1226                         }
1227         }
1228
1229         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1230 }
1231 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
1232
1233 /**
1234  * pcpu_setup_first_chunk - initialize the first percpu chunk
1235  * @static_size: the size of static percpu area in bytes
1236  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes, 0 for none
1237  * @dyn_size: free size for dynamic allocation in bytes, -1 for auto
1238  * @unit_size: unit size in bytes, must be multiple of PAGE_SIZE
1239  * @base_addr: mapped address
1240  * @unit_map: cpu -> unit map, NULL for sequential mapping
1241  *
1242  * Initialize the first percpu chunk which contains the kernel static
1243  * perpcu area.  This function is to be called from arch percpu area
1244  * setup path.
1245  *
1246  * @reserved_size, if non-zero, specifies the amount of bytes to
1247  * reserve after the static area in the first chunk.  This reserves
1248  * the first chunk such that it's available only through reserved
1249  * percpu allocation.  This is primarily used to serve module percpu
1250  * static areas on architectures where the addressing model has
1251  * limited offset range for symbol relocations to guarantee module
1252  * percpu symbols fall inside the relocatable range.
1253  *
1254  * @dyn_size, if non-negative, determines the number of bytes
1255  * available for dynamic allocation in the first chunk.  Specifying
1256  * non-negative value makes percpu leave alone the area beyond
1257  * @static_size + @reserved_size + @dyn_size.
1258  *
1259  * @unit_size specifies unit size and must be aligned to PAGE_SIZE and
1260  * equal to or larger than @static_size + @reserved_size + if
1261  * non-negative, @dyn_size.
1262  *
1263  * The caller should have mapped the first chunk at @base_addr and
1264  * copied static data to each unit.
1265  *
1266  * If the first chunk ends up with both reserved and dynamic areas, it
1267  * is served by two chunks - one to serve the core static and reserved
1268  * areas and the other for the dynamic area.  They share the same vm
1269  * and page map but uses different area allocation map to stay away
1270  * from each other.  The latter chunk is circulated in the chunk slots
1271  * and available for dynamic allocation like any other chunks.
1272  *
1273  * RETURNS:
1274  * The determined pcpu_unit_size which can be used to initialize
1275  * percpu access.
1276  */
1277 size_t __init pcpu_setup_first_chunk(size_t static_size, size_t reserved_size,
1278                                      ssize_t dyn_size, size_t unit_size,
1279                                      void *base_addr, const int *unit_map)
1280 {
1281         static struct vm_struct first_vm;
1282         static int smap[2], dmap[2];
1283         size_t size_sum = static_size + reserved_size +
1284                           (dyn_size >= 0 ? dyn_size : 0);
1285         struct pcpu_chunk *schunk, *dchunk = NULL;
1286         unsigned int cpu, tcpu;
1287         int i;
1288
1289         /* sanity checks */
1290         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(smap) >= PCPU_DFL_MAP_ALLOC ||
1291                      ARRAY_SIZE(dmap) >= PCPU_DFL_MAP_ALLOC);
1292         BUG_ON(!static_size);
1293         BUG_ON(!base_addr);
1294         BUG_ON(unit_size < size_sum);
1295         BUG_ON(unit_size & ~PAGE_MASK);
1296         BUG_ON(unit_size < PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1297
1298         /* determine number of units and verify and initialize pcpu_unit_map */
1299         if (unit_map) {
1300                 int first_unit = INT_MAX, last_unit = INT_MIN;
1301
1302                 for_each_possible_cpu(cpu) {
1303                         int unit = unit_map[cpu];
1304
1305                         BUG_ON(unit < 0);
1306                         for_each_possible_cpu(tcpu) {
1307                                 if (tcpu == cpu)
1308                                         break;
1309                                 /* the mapping should be one-to-one */
1310                                 BUG_ON(unit_map[tcpu] == unit);
1311                         }
1312
1313                         if (unit < first_unit) {
1314                                 pcpu_first_unit_cpu = cpu;
1315                                 first_unit = unit;
1316                         }
1317                         if (unit > last_unit) {
1318                                 pcpu_last_unit_cpu = cpu;
1319                                 last_unit = unit;
1320                         }
1321                 }
1322                 pcpu_nr_units = last_unit + 1;
1323                 pcpu_unit_map = unit_map;
1324         } else {
1325                 int *identity_map;
1326
1327                 /* #units == #cpus, identity mapped */
1328                 identity_map = alloc_bootmem(nr_cpu_ids *
1329                                              sizeof(identity_map[0]));
1330
1331                 for_each_possible_cpu(cpu)
1332                         identity_map[cpu] = cpu;
1333
1334                 pcpu_first_unit_cpu = 0;
1335                 pcpu_last_unit_cpu = pcpu_nr_units - 1;
1336                 pcpu_nr_units = nr_cpu_ids;
1337                 pcpu_unit_map = identity_map;
1338         }
1339
1340         /* determine basic parameters */
1341         pcpu_unit_pages = unit_size >> PAGE_SHIFT;
1342         pcpu_unit_size = pcpu_unit_pages << PAGE_SHIFT;
1343         pcpu_chunk_size = pcpu_nr_units * pcpu_unit_size;
1344         pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk) +
1345                 BITS_TO_LONGS(pcpu_unit_pages) * sizeof(unsigned long);
1346
1347         if (dyn_size < 0)
1348                 dyn_size = pcpu_unit_size - static_size - reserved_size;
1349
1350         first_vm.flags = VM_ALLOC;
1351         first_vm.size = pcpu_chunk_size;
1352         first_vm.addr = base_addr;
1353
1354         /*
1355          * Allocate chunk slots.  The additional last slot is for
1356          * empty chunks.
1357          */
1358         pcpu_nr_slots = __pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 2;
1359         pcpu_slot = alloc_bootmem(pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]));
1360         for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
1361                 INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
1362
1363         /*
1364          * Initialize static chunk.  If reserved_size is zero, the
1365          * static chunk covers static area + dynamic allocation area
1366          * in the first chunk.  If reserved_size is not zero, it
1367          * covers static area + reserved area (mostly used for module
1368          * static percpu allocation).
1369          */
1370         schunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
1371         INIT_LIST_HEAD(&schunk->list);
1372         schunk->vm = &first_vm;
1373         schunk->map = smap;
1374         schunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(smap);
1375         schunk->immutable = true;
1376         bitmap_fill(schunk->populated, pcpu_unit_pages);
1377
1378         if (reserved_size) {
1379                 schunk->free_size = reserved_size;
1380                 pcpu_reserved_chunk = schunk;
1381                 pcpu_reserved_chunk_limit = static_size + reserved_size;
1382         } else {
1383                 schunk->free_size = dyn_size;
1384                 dyn_size = 0;                   /* dynamic area covered */
1385         }
1386         schunk->contig_hint = schunk->free_size;
1387
1388         schunk->map[schunk->map_used++] = -static_size;
1389         if (schunk->free_size)
1390                 schunk->map[schunk->map_used++] = schunk->free_size;
1391
1392         /* init dynamic chunk if necessary */
1393         if (dyn_size) {
1394                 dchunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
1395                 INIT_LIST_HEAD(&dchunk->list);
1396                 dchunk->vm = &first_vm;
1397                 dchunk->map = dmap;
1398                 dchunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(dmap);
1399                 dchunk->immutable = true;
1400                 bitmap_fill(dchunk->populated, pcpu_unit_pages);
1401
1402                 dchunk->contig_hint = dchunk->free_size = dyn_size;
1403                 dchunk->map[dchunk->map_used++] = -pcpu_reserved_chunk_limit;
1404                 dchunk->map[dchunk->map_used++] = dchunk->free_size;
1405         }
1406
1407         /* link the first chunk in */
1408         pcpu_first_chunk = dchunk ?: schunk;
1409         pcpu_chunk_relocate(pcpu_first_chunk, -1);
1410
1411         /* we're done */
1412         pcpu_base_addr = schunk->vm->addr;
1413         return pcpu_unit_size;
1414 }
1415
1416 static size_t pcpu_calc_fc_sizes(size_t static_size, size_t reserved_size,
1417                                  ssize_t *dyn_sizep)
1418 {
1419         size_t size_sum;
1420
1421         size_sum = PFN_ALIGN(static_size + reserved_size +
1422                              (*dyn_sizep >= 0 ? *dyn_sizep : 0));
1423         if (*dyn_sizep != 0)
1424                 *dyn_sizep = size_sum - static_size - reserved_size;
1425
1426         return size_sum;
1427 }
1428
1429 /**
1430  * pcpu_embed_first_chunk - embed the first percpu chunk into bootmem
1431  * @static_size: the size of static percpu area in bytes
1432  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1433  * @dyn_size: free size for dynamic allocation in bytes, -1 for auto
1434  *
1435  * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
1436  * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1437  *
1438  * If this function is used to setup the first chunk, it is allocated
1439  * as a contiguous area using bootmem allocator and used as-is without
1440  * being mapped into vmalloc area.  This enables the first chunk to
1441  * piggy back on the linear physical mapping which often uses larger
1442  * page size.
1443  *
1444  * When @dyn_size is positive, dynamic area might be larger than
1445  * specified to fill page alignment.  When @dyn_size is auto,
1446  * @dyn_size is just big enough to fill page alignment after static
1447  * and reserved areas.
1448  *
1449  * If the needed size is smaller than the minimum or specified unit
1450  * size, the leftover is returned to the bootmem allocator.
1451  *
1452  * RETURNS:
1453  * The determined pcpu_unit_size which can be used to initialize
1454  * percpu access on success, -errno on failure.
1455  */
1456 ssize_t __init pcpu_embed_first_chunk(size_t static_size, size_t reserved_size,
1457                                       ssize_t dyn_size)
1458 {
1459         size_t size_sum, unit_size, chunk_size;
1460         void *base;
1461         unsigned int cpu;
1462
1463         /* determine parameters and allocate */
1464         size_sum = pcpu_calc_fc_sizes(static_size, reserved_size, &dyn_size);
1465
1466         unit_size = max_t(size_t, size_sum, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1467         chunk_size = unit_size * nr_cpu_ids;
1468
1469         base = __alloc_bootmem_nopanic(chunk_size, PAGE_SIZE,
1470                                        __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
1471         if (!base) {
1472                 pr_warning("PERCPU: failed to allocate %zu bytes for "
1473                            "embedding\n", chunk_size);
1474                 return -ENOMEM;
1475         }
1476
1477         /* return the leftover and copy */
1478         for (cpu = 0; cpu < nr_cpu_ids; cpu++) {
1479                 void *ptr = base + cpu * unit_size;
1480
1481                 if (cpu_possible(cpu)) {
1482                         free_bootmem(__pa(ptr + size_sum),
1483                                      unit_size - size_sum);
1484                         memcpy(ptr, __per_cpu_load, static_size);
1485                 } else
1486                         free_bootmem(__pa(ptr), unit_size);
1487         }
1488
1489         /* we're ready, commit */
1490         pr_info("PERCPU: Embedded %zu pages at %p, static data %zu bytes\n",
1491                 size_sum >> PAGE_SHIFT, base, static_size);
1492
1493         return pcpu_setup_first_chunk(static_size, reserved_size, dyn_size,
1494                                       unit_size, base, NULL);
1495 }
1496
1497 /**
1498  * pcpu_4k_first_chunk - map the first chunk using PAGE_SIZE pages
1499  * @static_size: the size of static percpu area in bytes
1500  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1501  * @alloc_fn: function to allocate percpu page, always called with PAGE_SIZE
1502  * @free_fn: funtion to free percpu page, always called with PAGE_SIZE
1503  * @populate_pte_fn: function to populate pte
1504  *
1505  * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
1506  * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1507  *
1508  * This is the basic allocator.  Static percpu area is allocated
1509  * page-by-page into vmalloc area.
1510  *
1511  * RETURNS:
1512  * The determined pcpu_unit_size which can be used to initialize
1513  * percpu access on success, -errno on failure.
1514  */
1515 ssize_t __init pcpu_4k_first_chunk(size_t static_size, size_t reserved_size,
1516                                    pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
1517                                    pcpu_fc_free_fn_t free_fn,
1518                                    pcpu_fc_populate_pte_fn_t populate_pte_fn)
1519 {
1520         static struct vm_struct vm;
1521         int unit_pages;
1522         size_t pages_size;
1523         struct page **pages;
1524         unsigned int cpu;
1525         int i, j;
1526         ssize_t ret;
1527
1528         unit_pages = PFN_UP(max_t(size_t, static_size + reserved_size,
1529                                   PCPU_MIN_UNIT_SIZE));
1530
1531         /* unaligned allocations can't be freed, round up to page size */
1532         pages_size = PFN_ALIGN(unit_pages * nr_cpu_ids * sizeof(pages[0]));
1533         pages = alloc_bootmem(pages_size);
1534
1535         /* allocate pages */
1536         j = 0;
1537         for_each_possible_cpu(cpu)
1538                 for (i = 0; i < unit_pages; i++) {
1539                         void *ptr;
1540
1541                         ptr = alloc_fn(cpu, PAGE_SIZE);
1542                         if (!ptr) {
1543                                 pr_warning("PERCPU: failed to allocate "
1544                                            "4k page for cpu%u\n", cpu);
1545                                 goto enomem;
1546                         }
1547                         pages[j++] = virt_to_page(ptr);
1548                 }
1549
1550         /* allocate vm area, map the pages and copy static data */
1551         vm.flags = VM_ALLOC;
1552         vm.size = nr_cpu_ids * unit_pages << PAGE_SHIFT;
1553         vm_area_register_early(&vm, PAGE_SIZE);
1554
1555         for_each_possible_cpu(cpu) {
1556                 unsigned long unit_addr = (unsigned long)vm.addr +
1557                         (cpu * unit_pages << PAGE_SHIFT);
1558
1559                 for (i = 0; i < unit_pages; i++)
1560                         populate_pte_fn(unit_addr + (i << PAGE_SHIFT));
1561
1562                 /* pte already populated, the following shouldn't fail */
1563                 ret = __pcpu_map_pages(unit_addr, &pages[cpu * unit_pages],
1564                                        unit_pages);
1565                 if (ret < 0)
1566                         panic("failed to map percpu area, err=%zd\n", ret);
1567
1568                 /*
1569                  * FIXME: Archs with virtual cache should flush local
1570                  * cache for the linear mapping here - something
1571                  * equivalent to flush_cache_vmap() on the local cpu.
1572                  * flush_cache_vmap() can't be used as most supporting
1573                  * data structures are not set up yet.
1574                  */
1575
1576                 /* copy static data */
1577                 memcpy((void *)unit_addr, __per_cpu_load, static_size);
1578         }
1579
1580         /* we're ready, commit */
1581         pr_info("PERCPU: %d 4k pages per cpu, static data %zu bytes\n",
1582                 unit_pages, static_size);
1583
1584         ret = pcpu_setup_first_chunk(static_size, reserved_size, -1,
1585                                      unit_pages << PAGE_SHIFT, vm.addr, NULL);
1586         goto out_free_ar;
1587
1588 enomem:
1589         while (--j >= 0)
1590                 free_fn(page_address(pages[j]), PAGE_SIZE);
1591         ret = -ENOMEM;
1592 out_free_ar:
1593         free_bootmem(__pa(pages), pages_size);
1594         return ret;
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Large page remapping first chunk setup helper
1599  */
1600 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
1601
1602 /**
1603  * pcpu_lpage_build_unit_map - build unit_map for large page remapping
1604  * @static_size: the size of static percpu area in bytes
1605  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1606  * @dyn_sizep: in/out parameter for dynamic size, -1 for auto
1607  * @unit_sizep: out parameter for unit size
1608  * @unit_map: unit_map to be filled
1609  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus
1610  *
1611  * This function builds cpu -> unit map and determine other parameters
1612  * considering needed percpu size, large page size and distances
1613  * between CPUs in NUMA.
1614  *
1615  * CPUs which are of LOCAL_DISTANCE both ways are grouped together and
1616  * may share units in the same large page.  The returned configuration
1617  * is guaranteed to have CPUs on different nodes on different large
1618  * pages and >=75% usage of allocated virtual address space.
1619  *
1620  * RETURNS:
1621  * On success, fills in @unit_map, sets *@dyn_sizep, *@unit_sizep and
1622  * returns the number of units to be allocated.  -errno on failure.
1623  */
1624 int __init pcpu_lpage_build_unit_map(size_t static_size, size_t reserved_size,
1625                                      ssize_t *dyn_sizep, size_t *unit_sizep,
1626                                      size_t lpage_size, int *unit_map,
1627                                      pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn)
1628 {
1629         static int group_map[NR_CPUS] __initdata;
1630         static int group_cnt[NR_CPUS] __initdata;
1631         int group_cnt_max = 0;
1632         size_t size_sum, min_unit_size, alloc_size;
1633         int upa, max_upa, uninitialized_var(best_upa);  /* units_per_alloc */
1634         int last_allocs;
1635         unsigned int cpu, tcpu;
1636         int group, unit;
1637
1638         /*
1639          * Determine min_unit_size, alloc_size and max_upa such that
1640          * alloc_size is multiple of lpage_size and is the smallest
1641          * which can accomodate 4k aligned segments which are equal to
1642          * or larger than min_unit_size.
1643          */
1644         size_sum = pcpu_calc_fc_sizes(static_size, reserved_size, dyn_sizep);
1645         min_unit_size = max_t(size_t, size_sum, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1646
1647         alloc_size = roundup(min_unit_size, lpage_size);
1648         upa = alloc_size / min_unit_size;
1649         while (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
1650                 upa--;
1651         max_upa = upa;
1652
1653         /* group cpus according to their proximity */
1654         for_each_possible_cpu(cpu) {
1655                 group = 0;
1656         next_group:
1657                 for_each_possible_cpu(tcpu) {
1658                         if (cpu == tcpu)
1659                                 break;
1660                         if (group_map[tcpu] == group &&
1661                             (cpu_distance_fn(cpu, tcpu) > LOCAL_DISTANCE ||
1662                              cpu_distance_fn(tcpu, cpu) > LOCAL_DISTANCE)) {
1663                                 group++;
1664                                 goto next_group;
1665                         }
1666                 }
1667                 group_map[cpu] = group;
1668                 group_cnt[group]++;
1669                 group_cnt_max = max(group_cnt_max, group_cnt[group]);
1670         }
1671
1672         /*
1673          * Expand unit size until address space usage goes over 75%
1674          * and then as much as possible without using more address
1675          * space.
1676          */
1677         last_allocs = INT_MAX;
1678         for (upa = max_upa; upa; upa--) {
1679                 int allocs = 0, wasted = 0;
1680
1681                 if (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
1682                         continue;
1683
1684                 for (group = 0; group_cnt[group]; group++) {
1685                         int this_allocs = DIV_ROUND_UP(group_cnt[group], upa);
1686                         allocs += this_allocs;
1687                         wasted += this_allocs * upa - group_cnt[group];
1688                 }
1689
1690                 /*
1691                  * Don't accept if wastage is over 25%.  The
1692                  * greater-than comparison ensures upa==1 always
1693                  * passes the following check.
1694                  */
1695                 if (wasted > num_possible_cpus() / 3)
1696                         continue;
1697
1698                 /* and then don't consume more memory */
1699                 if (allocs > last_allocs)
1700                         break;
1701                 last_allocs = allocs;
1702                 best_upa = upa;
1703         }
1704         *unit_sizep = alloc_size / best_upa;
1705
1706         /* assign units to cpus accordingly */
1707         unit = 0;
1708         for (group = 0; group_cnt[group]; group++) {
1709                 for_each_possible_cpu(cpu)
1710                         if (group_map[cpu] == group)
1711                                 unit_map[cpu] = unit++;
1712                 unit = roundup(unit, best_upa);
1713         }
1714
1715         return unit;    /* unit contains aligned number of units */
1716 }
1717
1718 struct pcpul_ent {
1719         void            *ptr;
1720         void            *map_addr;
1721 };
1722
1723 static size_t pcpul_size;
1724 static size_t pcpul_lpage_size;
1725 static int pcpul_nr_lpages;
1726 static struct pcpul_ent *pcpul_map;
1727
1728 static bool __init pcpul_unit_to_cpu(int unit, const int *unit_map,
1729                                      unsigned int *cpup)
1730 {
1731         unsigned int cpu;
1732
1733         for_each_possible_cpu(cpu)
1734                 if (unit_map[cpu] == unit) {
1735                         if (cpup)
1736                                 *cpup = cpu;
1737                         return true;
1738                 }
1739
1740         return false;
1741 }
1742
1743 static void __init pcpul_lpage_dump_cfg(const char *lvl, size_t static_size,
1744                                         size_t reserved_size, size_t dyn_size,
1745                                         size_t unit_size, size_t lpage_size,
1746                                         const int *unit_map, int nr_units)
1747 {
1748         int width = 1, v = nr_units;
1749         char empty_str[] = "--------";
1750         int upl, lpl;   /* units per lpage, lpage per line */
1751         unsigned int cpu;
1752         int lpage, unit;
1753
1754         while (v /= 10)
1755                 width++;
1756         empty_str[min_t(int, width, sizeof(empty_str) - 1)] = '\0';
1757
1758         upl = max_t(int, lpage_size / unit_size, 1);
1759         lpl = rounddown_pow_of_two(max_t(int, 60 / (upl * (width + 1) + 2), 1));
1760
1761         printk("%spcpu-lpage: sta/res/dyn=%zu/%zu/%zu unit=%zu lpage=%zu", lvl,
1762                static_size, reserved_size, dyn_size, unit_size, lpage_size);
1763
1764         for (lpage = 0, unit = 0; unit < nr_units; unit++) {
1765                 if (!(unit % upl)) {
1766                         if (!(lpage++ % lpl)) {
1767                                 printk("\n");
1768                                 printk("%spcpu-lpage: ", lvl);
1769                         } else
1770                                 printk("| ");
1771                 }
1772                 if (pcpul_unit_to_cpu(unit, unit_map, &cpu))
1773                         printk("%0*d ", width, cpu);
1774                 else
1775                         printk("%s ", empty_str);
1776         }
1777         printk("\n");
1778 }
1779
1780 /**
1781  * pcpu_lpage_first_chunk - remap the first percpu chunk using large page
1782  * @static_size: the size of static percpu area in bytes
1783  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1784  * @dyn_size: free size for dynamic allocation in bytes
1785  * @unit_size: unit size in bytes
1786  * @lpage_size: the size of a large page
1787  * @unit_map: cpu -> unit mapping
1788  * @nr_units: the number of units
1789  * @alloc_fn: function to allocate percpu lpage, always called with lpage_size
1790  * @free_fn: function to free percpu memory, @size <= lpage_size
1791  * @map_fn: function to map percpu lpage, always called with lpage_size
1792  *
1793  * This allocator uses large page to build and map the first chunk.
1794  * Unlike other helpers, the caller should always specify @dyn_size
1795  * and @unit_size.  These parameters along with @unit_map and
1796  * @nr_units can be determined using pcpu_lpage_build_unit_map().
1797  * This two stage initialization is to allow arch code to evaluate the
1798  * parameters before committing to it.
1799  *
1800  * Large pages are allocated as directed by @unit_map and other
1801  * parameters and mapped to vmalloc space.  Unused holes are returned
1802  * to the page allocator.  Note that these holes end up being actively
1803  * mapped twice - once to the physical mapping and to the vmalloc area
1804  * for the first percpu chunk.  Depending on architecture, this might
1805  * cause problem when changing page attributes of the returned area.
1806  * These double mapped areas can be detected using
1807  * pcpu_lpage_remapped().
1808  *
1809  * RETURNS:
1810  * The determined pcpu_unit_size which can be used to initialize
1811  * percpu access on success, -errno on failure.
1812  */
1813 ssize_t __init pcpu_lpage_first_chunk(size_t static_size, size_t reserved_size,
1814                                       size_t dyn_size, size_t unit_size,
1815                                       size_t lpage_size, const int *unit_map,
1816                                       int nr_units,
1817                                       pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
1818                                       pcpu_fc_free_fn_t free_fn,
1819                                       pcpu_fc_map_fn_t map_fn)
1820 {
1821         static struct vm_struct vm;
1822         size_t chunk_size = unit_size * nr_units;
1823         size_t map_size;
1824         unsigned int cpu;
1825         ssize_t ret;
1826         int i, j, unit;
1827
1828         pcpul_lpage_dump_cfg(KERN_DEBUG, static_size, reserved_size, dyn_size,
1829                              unit_size, lpage_size, unit_map, nr_units);
1830
1831         BUG_ON(chunk_size % lpage_size);
1832
1833         pcpul_size = static_size + reserved_size + dyn_size;
1834         pcpul_lpage_size = lpage_size;
1835         pcpul_nr_lpages = chunk_size / lpage_size;
1836
1837         /* allocate pointer array and alloc large pages */
1838         map_size = pcpul_nr_lpages * sizeof(pcpul_map[0]);
1839         pcpul_map = alloc_bootmem(map_size);
1840
1841         /* allocate all pages */
1842         for (i = 0; i < pcpul_nr_lpages; i++) {
1843                 size_t offset = i * lpage_size;
1844                 int first_unit = offset / unit_size;
1845                 int last_unit = (offset + lpage_size - 1) / unit_size;
1846                 void *ptr;
1847
1848                 /* find out which cpu is mapped to this unit */
1849                 for (unit = first_unit; unit <= last_unit; unit++)
1850                         if (pcpul_unit_to_cpu(unit, unit_map, &cpu))
1851                                 goto found;
1852                 continue;
1853         found:
1854                 ptr = alloc_fn(cpu, lpage_size);
1855                 if (!ptr) {
1856                         pr_warning("PERCPU: failed to allocate large page "
1857                                    "for cpu%u\n", cpu);
1858                         goto enomem;
1859                 }
1860
1861                 pcpul_map[i].ptr = ptr;
1862         }
1863
1864         /* return unused holes */
1865         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++) {
1866                 size_t start = unit * unit_size;
1867                 size_t end = start + unit_size;
1868                 size_t off, next;
1869
1870                 /* don't free used part of occupied unit */
1871                 if (pcpul_unit_to_cpu(unit, unit_map, NULL))
1872                         start += pcpul_size;
1873
1874                 /* unit can span more than one page, punch the holes */
1875                 for (off = start; off < end; off = next) {
1876                         void *ptr = pcpul_map[off / lpage_size].ptr;
1877                         next = min(roundup(off + 1, lpage_size), end);
1878                         if (ptr)
1879                                 free_fn(ptr + off % lpage_size, next - off);
1880                 }
1881         }
1882
1883         /* allocate address, map and copy */
1884         vm.flags = VM_ALLOC;
1885         vm.size = chunk_size;
1886         vm_area_register_early(&vm, unit_size);
1887
1888         for (i = 0; i < pcpul_nr_lpages; i++) {
1889                 if (!pcpul_map[i].ptr)
1890                         continue;
1891                 pcpul_map[i].map_addr = vm.addr + i * lpage_size;
1892                 map_fn(pcpul_map[i].ptr, lpage_size, pcpul_map[i].map_addr);
1893         }
1894
1895         for_each_possible_cpu(cpu)
1896                 memcpy(vm.addr + unit_map[cpu] * unit_size, __per_cpu_load,
1897                        static_size);
1898
1899         /* we're ready, commit */
1900         pr_info("PERCPU: Remapped at %p with large pages, static data "
1901                 "%zu bytes\n", vm.addr, static_size);
1902
1903         ret = pcpu_setup_first_chunk(static_size, reserved_size, dyn_size,
1904                                      unit_size, vm.addr, unit_map);
1905
1906         /*
1907          * Sort pcpul_map array for pcpu_lpage_remapped().  Unmapped
1908          * lpages are pushed to the end and trimmed.
1909          */
1910         for (i = 0; i < pcpul_nr_lpages - 1; i++)
1911                 for (j = i + 1; j < pcpul_nr_lpages; j++) {
1912                         struct pcpul_ent tmp;
1913
1914                         if (!pcpul_map[j].ptr)
1915                                 continue;
1916                         if (pcpul_map[i].ptr &&
1917                             pcpul_map[i].ptr < pcpul_map[j].ptr)
1918                                 continue;
1919
1920                         tmp = pcpul_map[i];
1921                         pcpul_map[i] = pcpul_map[j];
1922                         pcpul_map[j] = tmp;
1923                 }
1924
1925         while (pcpul_nr_lpages && !pcpul_map[pcpul_nr_lpages - 1].ptr)
1926                 pcpul_nr_lpages--;
1927
1928         return ret;
1929
1930 enomem:
1931         for (i = 0; i < pcpul_nr_lpages; i++)
1932                 if (pcpul_map[i].ptr)
1933                         free_fn(pcpul_map[i].ptr, lpage_size);
1934         free_bootmem(__pa(pcpul_map), map_size);
1935         return -ENOMEM;
1936 }
1937
1938 /**
1939  * pcpu_lpage_remapped - determine whether a kaddr is in pcpul recycled area
1940  * @kaddr: the kernel address in question
1941  *
1942  * Determine whether @kaddr falls in the pcpul recycled area.  This is
1943  * used by pageattr to detect VM aliases and break up the pcpu large
1944  * page mapping such that the same physical page is not mapped under
1945  * different attributes.
1946  *
1947  * The recycled area is always at the tail of a partially used large
1948  * page.
1949  *
1950  * RETURNS:
1951  * Address of corresponding remapped pcpu address if match is found;
1952  * otherwise, NULL.
1953  */
1954 void *pcpu_lpage_remapped(void *kaddr)
1955 {
1956         unsigned long lpage_mask = pcpul_lpage_size - 1;
1957         void *lpage_addr = (void *)((unsigned long)kaddr & ~lpage_mask);
1958         unsigned long offset = (unsigned long)kaddr & lpage_mask;
1959         int left = 0, right = pcpul_nr_lpages - 1;
1960         int pos;
1961
1962         /* pcpul in use at all? */
1963         if (!pcpul_map)
1964                 return NULL;
1965
1966         /* okay, perform binary search */
1967         while (left <= right) {
1968                 pos = (left + right) / 2;
1969
1970                 if (pcpul_map[pos].ptr < lpage_addr)
1971                         left = pos + 1;
1972                 else if (pcpul_map[pos].ptr > lpage_addr)
1973                         right = pos - 1;
1974                 else
1975                         return pcpul_map[pos].map_addr + offset;
1976         }
1977
1978         return NULL;
1979 }
1980 #endif
1981
1982 /*
1983  * Generic percpu area setup.
1984  *
1985  * The embedding helper is used because its behavior closely resembles
1986  * the original non-dynamic generic percpu area setup.  This is
1987  * important because many archs have addressing restrictions and might
1988  * fail if the percpu area is located far away from the previous
1989  * location.  As an added bonus, in non-NUMA cases, embedding is
1990  * generally a good idea TLB-wise because percpu area can piggy back
1991  * on the physical linear memory mapping which uses large page
1992  * mappings on applicable archs.
1993  */
1994 #ifndef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
1995 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
1996 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
1997
1998 void __init setup_per_cpu_areas(void)
1999 {
2000         size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
2001         ssize_t unit_size;
2002         unsigned long delta;
2003         unsigned int cpu;
2004
2005         /*
2006          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
2007          * what the legacy allocator did.
2008          */
2009         unit_size = pcpu_embed_first_chunk(static_size, PERCPU_MODULE_RESERVE,
2010                                            PERCPU_DYNAMIC_RESERVE);
2011         if (unit_size < 0)
2012                 panic("Failed to initialized percpu areas.");
2013
2014         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
2015         for_each_possible_cpu(cpu)
2016                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + cpu * unit_size;
2017 }
2018 #endif /* CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA */