idle: Remove GENERIC_IDLE_LOOP config switch
[linux-3.10.git] / mm / percpu.c
1 /*
2  * 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.  Each chunk is
11  * consisted of boot-time determined number of units and the first
12  * 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.
17  *
18  *  c0                           c1                         c2
19  *  -------------------          -------------------        ------------
20  * | u0 | u1 | u2 | u3 |        | u0 | u1 | u2 | u3 |      | u0 | u1 | u
21  *  -------------------  ......  -------------------  ....  ------------
22  *
23  * Allocation is done in offset-size areas of single unit space.  Ie,
24  * an area of 512 bytes at 6k in c1 occupies 512 bytes at 6k of c1:u0,
25  * c1:u1, c1:u2 and c1:u3.  On UMA, units corresponds directly to
26  * cpus.  On NUMA, the mapping can be non-linear and even sparse.
27  * Percpu access can be done by configuring percpu base registers
28  * according to cpu to unit mapping and pcpu_unit_size.
29  *
30  * There are usually many small percpu allocations many of them being
31  * as small as 4 bytes.  The allocator organizes chunks into lists
32  * according to free size and tries to allocate from the fullest one.
33  * Each chunk keeps the maximum contiguous area size hint which is
34  * guaranteed to be equal to or larger than the maximum contiguous
35  * area in the chunk.  This helps the allocator not to iterate the
36  * chunk maps unnecessarily.
37  *
38  * Allocation state in each chunk is kept using an array of integers
39  * on chunk->map.  A positive value in the map represents a free
40  * region and negative allocated.  Allocation inside a chunk is done
41  * by scanning this map sequentially and serving the first matching
42  * entry.  This is mostly copied from the percpu_modalloc() allocator.
43  * Chunks can be determined from the address using the index field
44  * in the page struct. The index field contains a pointer to the chunk.
45  *
46  * To use this allocator, arch code should do the followings.
47  *
48  * - define __addr_to_pcpu_ptr() and __pcpu_ptr_to_addr() to translate
49  *   regular address to percpu pointer and back if they need to be
50  *   different from the default
51  *
52  * - use pcpu_setup_first_chunk() during percpu area initialization to
53  *   setup the first chunk containing the kernel static percpu area
54  */
55
56 #include <linux/bitmap.h>
57 #include <linux/bootmem.h>
58 #include <linux/err.h>
59 #include <linux/list.h>
60 #include <linux/log2.h>
61 #include <linux/mm.h>
62 #include <linux/module.h>
63 #include <linux/mutex.h>
64 #include <linux/percpu.h>
65 #include <linux/pfn.h>
66 #include <linux/slab.h>
67 #include <linux/spinlock.h>
68 #include <linux/vmalloc.h>
69 #include <linux/workqueue.h>
70 #include <linux/kmemleak.h>
71
72 #include <asm/cacheflush.h>
73 #include <asm/sections.h>
74 #include <asm/tlbflush.h>
75 #include <asm/io.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 #ifdef CONFIG_SMP
81 /* default addr <-> pcpu_ptr mapping, override in asm/percpu.h if necessary */
82 #ifndef __addr_to_pcpu_ptr
83 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)                                        \
84         (void __percpu *)((unsigned long)(addr) -                       \
85                           (unsigned long)pcpu_base_addr +               \
86                           (unsigned long)__per_cpu_start)
87 #endif
88 #ifndef __pcpu_ptr_to_addr
89 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)                                         \
90         (void __force *)((unsigned long)(ptr) +                         \
91                          (unsigned long)pcpu_base_addr -                \
92                          (unsigned long)__per_cpu_start)
93 #endif
94 #else   /* CONFIG_SMP */
95 /* on UP, it's always identity mapped */
96 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)        (void __percpu *)(addr)
97 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)         (void __force *)(ptr)
98 #endif  /* CONFIG_SMP */
99
100 struct pcpu_chunk {
101         struct list_head        list;           /* linked to pcpu_slot lists */
102         int                     free_size;      /* free bytes in the chunk */
103         int                     contig_hint;    /* max contiguous size hint */
104         void                    *base_addr;     /* base address of this chunk */
105         int                     map_used;       /* # of map entries used */
106         int                     map_alloc;      /* # of map entries allocated */
107         int                     *map;           /* allocation map */
108         void                    *data;          /* chunk data */
109         bool                    immutable;      /* no [de]population allowed */
110         unsigned long           populated[];    /* populated bitmap */
111 };
112
113 static int pcpu_unit_pages __read_mostly;
114 static int pcpu_unit_size __read_mostly;
115 static int pcpu_nr_units __read_mostly;
116 static int pcpu_atom_size __read_mostly;
117 static int pcpu_nr_slots __read_mostly;
118 static size_t pcpu_chunk_struct_size __read_mostly;
119
120 /* cpus with the lowest and highest unit addresses */
121 static unsigned int pcpu_low_unit_cpu __read_mostly;
122 static unsigned int pcpu_high_unit_cpu __read_mostly;
123
124 /* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
125 void *pcpu_base_addr __read_mostly;
126 EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
127
128 static const int *pcpu_unit_map __read_mostly;          /* cpu -> unit */
129 const unsigned long *pcpu_unit_offsets __read_mostly;   /* cpu -> unit offset */
130
131 /* group information, used for vm allocation */
132 static int pcpu_nr_groups __read_mostly;
133 static const unsigned long *pcpu_group_offsets __read_mostly;
134 static const size_t *pcpu_group_sizes __read_mostly;
135
136 /*
137  * The first chunk which always exists.  Note that unlike other
138  * chunks, this one can be allocated and mapped in several different
139  * ways and thus often doesn't live in the vmalloc area.
140  */
141 static struct pcpu_chunk *pcpu_first_chunk;
142
143 /*
144  * Optional reserved chunk.  This chunk reserves part of the first
145  * chunk and serves it for reserved allocations.  The amount of
146  * reserved offset is in pcpu_reserved_chunk_limit.  When reserved
147  * area doesn't exist, the following variables contain NULL and 0
148  * respectively.
149  */
150 static struct pcpu_chunk *pcpu_reserved_chunk;
151 static int pcpu_reserved_chunk_limit;
152
153 /*
154  * Synchronization rules.
155  *
156  * There are two locks - pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock.  The former
157  * protects allocation/reclaim paths, chunks, populated bitmap and
158  * vmalloc mapping.  The latter is a spinlock and protects the index
159  * data structures - chunk slots, chunks and area maps in chunks.
160  *
161  * During allocation, pcpu_alloc_mutex is kept locked all the time and
162  * pcpu_lock is grabbed and released as necessary.  All actual memory
163  * allocations are done using GFP_KERNEL with pcpu_lock released.  In
164  * general, percpu memory can't be allocated with irq off but
165  * irqsave/restore are still used in alloc path so that it can be used
166  * from early init path - sched_init() specifically.
167  *
168  * Free path accesses and alters only the index data structures, so it
169  * can be safely called from atomic context.  When memory needs to be
170  * returned to the system, free path schedules reclaim_work which
171  * grabs both pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock, unlinks chunks to be
172  * reclaimed, release both locks and frees the chunks.  Note that it's
173  * necessary to grab both locks to remove a chunk from circulation as
174  * allocation path might be referencing the chunk with only
175  * pcpu_alloc_mutex locked.
176  */
177 static DEFINE_MUTEX(pcpu_alloc_mutex);  /* protects whole alloc and reclaim */
178 static DEFINE_SPINLOCK(pcpu_lock);      /* protects index data structures */
179
180 static struct list_head *pcpu_slot __read_mostly; /* chunk list slots */
181
182 /* reclaim work to release fully free chunks, scheduled from free path */
183 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work);
184 static DECLARE_WORK(pcpu_reclaim_work, pcpu_reclaim);
185
186 static bool pcpu_addr_in_first_chunk(void *addr)
187 {
188         void *first_start = pcpu_first_chunk->base_addr;
189
190         return addr >= first_start && addr < first_start + pcpu_unit_size;
191 }
192
193 static bool pcpu_addr_in_reserved_chunk(void *addr)
194 {
195         void *first_start = pcpu_first_chunk->base_addr;
196
197         return addr >= first_start &&
198                 addr < first_start + pcpu_reserved_chunk_limit;
199 }
200
201 static int __pcpu_size_to_slot(int size)
202 {
203         int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
204         return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
205 }
206
207 static int pcpu_size_to_slot(int size)
208 {
209         if (size == pcpu_unit_size)
210                 return pcpu_nr_slots - 1;
211         return __pcpu_size_to_slot(size);
212 }
213
214 static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
215 {
216         if (chunk->free_size < sizeof(int) || chunk->contig_hint < sizeof(int))
217                 return 0;
218
219         return pcpu_size_to_slot(chunk->free_size);
220 }
221
222 /* set the pointer to a chunk in a page struct */
223 static void pcpu_set_page_chunk(struct page *page, struct pcpu_chunk *pcpu)
224 {
225         page->index = (unsigned long)pcpu;
226 }
227
228 /* obtain pointer to a chunk from a page struct */
229 static struct pcpu_chunk *pcpu_get_page_chunk(struct page *page)
230 {
231         return (struct pcpu_chunk *)page->index;
232 }
233
234 static int __maybe_unused pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
235 {
236         return pcpu_unit_map[cpu] * pcpu_unit_pages + page_idx;
237 }
238
239 static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
240                                      unsigned int cpu, int page_idx)
241 {
242         return (unsigned long)chunk->base_addr + pcpu_unit_offsets[cpu] +
243                 (page_idx << PAGE_SHIFT);
244 }
245
246 static void __maybe_unused pcpu_next_unpop(struct pcpu_chunk *chunk,
247                                            int *rs, int *re, int end)
248 {
249         *rs = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs);
250         *re = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
251 }
252
253 static void __maybe_unused pcpu_next_pop(struct pcpu_chunk *chunk,
254                                          int *rs, int *re, int end)
255 {
256         *rs = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs);
257         *re = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
258 }
259
260 /*
261  * (Un)populated page region iterators.  Iterate over (un)populated
262  * page regions between @start and @end in @chunk.  @rs and @re should
263  * be integer variables and will be set to start and end page index of
264  * the current region.
265  */
266 #define pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, start, end)               \
267         for ((rs) = (start), pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)); \
268              (rs) < (re);                                                   \
269              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
270
271 #define pcpu_for_each_pop_region(chunk, rs, re, start, end)                 \
272         for ((rs) = (start), pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end));   \
273              (rs) < (re);                                                   \
274              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
275
276 /**
277  * pcpu_mem_zalloc - allocate memory
278  * @size: bytes to allocate
279  *
280  * Allocate @size bytes.  If @size is smaller than PAGE_SIZE,
281  * kzalloc() is used; otherwise, vzalloc() is used.  The returned
282  * memory is always zeroed.
283  *
284  * CONTEXT:
285  * Does GFP_KERNEL allocation.
286  *
287  * RETURNS:
288  * Pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
289  */
290 static void *pcpu_mem_zalloc(size_t size)
291 {
292         if (WARN_ON_ONCE(!slab_is_available()))
293                 return NULL;
294
295         if (size <= PAGE_SIZE)
296                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
297         else
298                 return vzalloc(size);
299 }
300
301 /**
302  * pcpu_mem_free - free memory
303  * @ptr: memory to free
304  * @size: size of the area
305  *
306  * Free @ptr.  @ptr should have been allocated using pcpu_mem_zalloc().
307  */
308 static void pcpu_mem_free(void *ptr, size_t size)
309 {
310         if (size <= PAGE_SIZE)
311                 kfree(ptr);
312         else
313                 vfree(ptr);
314 }
315
316 /**
317  * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
318  * @chunk: chunk of interest
319  * @oslot: the previous slot it was on
320  *
321  * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
322  * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
323  * moved to the slot.  Note that the reserved chunk is never put on
324  * chunk slots.
325  *
326  * CONTEXT:
327  * pcpu_lock.
328  */
329 static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
330 {
331         int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
332
333         if (chunk != pcpu_reserved_chunk && oslot != nslot) {
334                 if (oslot < nslot)
335                         list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
336                 else
337                         list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
338         }
339 }
340
341 /**
342  * pcpu_need_to_extend - determine whether chunk area map needs to be extended
343  * @chunk: chunk of interest
344  *
345  * Determine whether area map of @chunk needs to be extended to
346  * accommodate a new allocation.
347  *
348  * CONTEXT:
349  * pcpu_lock.
350  *
351  * RETURNS:
352  * New target map allocation length if extension is necessary, 0
353  * otherwise.
354  */
355 static int pcpu_need_to_extend(struct pcpu_chunk *chunk)
356 {
357         int new_alloc;
358
359         if (chunk->map_alloc >= chunk->map_used + 2)
360                 return 0;
361
362         new_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
363         while (new_alloc < chunk->map_used + 2)
364                 new_alloc *= 2;
365
366         return new_alloc;
367 }
368
369 /**
370  * pcpu_extend_area_map - extend area map of a chunk
371  * @chunk: chunk of interest
372  * @new_alloc: new target allocation length of the area map
373  *
374  * Extend area map of @chunk to have @new_alloc entries.
375  *
376  * CONTEXT:
377  * Does GFP_KERNEL allocation.  Grabs and releases pcpu_lock.
378  *
379  * RETURNS:
380  * 0 on success, -errno on failure.
381  */
382 static int pcpu_extend_area_map(struct pcpu_chunk *chunk, int new_alloc)
383 {
384         int *old = NULL, *new = NULL;
385         size_t old_size = 0, new_size = new_alloc * sizeof(new[0]);
386         unsigned long flags;
387
388         new = pcpu_mem_zalloc(new_size);
389         if (!new)
390                 return -ENOMEM;
391
392         /* acquire pcpu_lock and switch to new area map */
393         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
394
395         if (new_alloc <= chunk->map_alloc)
396                 goto out_unlock;
397
398         old_size = chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]);
399         old = chunk->map;
400
401         memcpy(new, old, old_size);
402
403         chunk->map_alloc = new_alloc;
404         chunk->map = new;
405         new = NULL;
406
407 out_unlock:
408         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
409
410         /*
411          * pcpu_mem_free() might end up calling vfree() which uses
412          * IRQ-unsafe lock and thus can't be called under pcpu_lock.
413          */
414         pcpu_mem_free(old, old_size);
415         pcpu_mem_free(new, new_size);
416
417         return 0;
418 }
419
420 /**
421  * pcpu_split_block - split a map block
422  * @chunk: chunk of interest
423  * @i: index of map block to split
424  * @head: head size in bytes (can be 0)
425  * @tail: tail size in bytes (can be 0)
426  *
427  * Split the @i'th map block into two or three blocks.  If @head is
428  * non-zero, @head bytes block is inserted before block @i moving it
429  * to @i+1 and reducing its size by @head bytes.
430  *
431  * If @tail is non-zero, the target block, which can be @i or @i+1
432  * depending on @head, is reduced by @tail bytes and @tail byte block
433  * is inserted after the target block.
434  *
435  * @chunk->map must have enough free slots to accommodate the split.
436  *
437  * CONTEXT:
438  * pcpu_lock.
439  */
440 static void pcpu_split_block(struct pcpu_chunk *chunk, int i,
441                              int head, int tail)
442 {
443         int nr_extra = !!head + !!tail;
444
445         BUG_ON(chunk->map_alloc < chunk->map_used + nr_extra);
446
447         /* insert new subblocks */
448         memmove(&chunk->map[i + nr_extra], &chunk->map[i],
449                 sizeof(chunk->map[0]) * (chunk->map_used - i));
450         chunk->map_used += nr_extra;
451
452         if (head) {
453                 chunk->map[i + 1] = chunk->map[i] - head;
454                 chunk->map[i++] = head;
455         }
456         if (tail) {
457                 chunk->map[i++] -= tail;
458                 chunk->map[i] = tail;
459         }
460 }
461
462 /**
463  * pcpu_alloc_area - allocate area from a pcpu_chunk
464  * @chunk: chunk of interest
465  * @size: wanted size in bytes
466  * @align: wanted align
467  *
468  * Try to allocate @size bytes area aligned at @align from @chunk.
469  * Note that this function only allocates the offset.  It doesn't
470  * populate or map the area.
471  *
472  * @chunk->map must have at least two free slots.
473  *
474  * CONTEXT:
475  * pcpu_lock.
476  *
477  * RETURNS:
478  * Allocated offset in @chunk on success, -1 if no matching area is
479  * found.
480  */
481 static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int size, int align)
482 {
483         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
484         int max_contig = 0;
485         int i, off;
486
487         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++])) {
488                 bool is_last = i + 1 == chunk->map_used;
489                 int head, tail;
490
491                 /* extra for alignment requirement */
492                 head = ALIGN(off, align) - off;
493                 BUG_ON(i == 0 && head != 0);
494
495                 if (chunk->map[i] < 0)
496                         continue;
497                 if (chunk->map[i] < head + size) {
498                         max_contig = max(chunk->map[i], max_contig);
499                         continue;
500                 }
501
502                 /*
503                  * If head is small or the previous block is free,
504                  * merge'em.  Note that 'small' is defined as smaller
505                  * than sizeof(int), which is very small but isn't too
506                  * uncommon for percpu allocations.
507                  */
508                 if (head && (head < sizeof(int) || chunk->map[i - 1] > 0)) {
509                         if (chunk->map[i - 1] > 0)
510                                 chunk->map[i - 1] += head;
511                         else {
512                                 chunk->map[i - 1] -= head;
513                                 chunk->free_size -= head;
514                         }
515                         chunk->map[i] -= head;
516                         off += head;
517                         head = 0;
518                 }
519
520                 /* if tail is small, just keep it around */
521                 tail = chunk->map[i] - head - size;
522                 if (tail < sizeof(int))
523                         tail = 0;
524
525                 /* split if warranted */
526                 if (head || tail) {
527                         pcpu_split_block(chunk, i, head, tail);
528                         if (head) {
529                                 i++;
530                                 off += head;
531                                 max_contig = max(chunk->map[i - 1], max_contig);
532                         }
533                         if (tail)
534                                 max_contig = max(chunk->map[i + 1], max_contig);
535                 }
536
537                 /* update hint and mark allocated */
538                 if (is_last)
539                         chunk->contig_hint = max_contig; /* fully scanned */
540                 else
541                         chunk->contig_hint = max(chunk->contig_hint,
542                                                  max_contig);
543
544                 chunk->free_size -= chunk->map[i];
545                 chunk->map[i] = -chunk->map[i];
546
547                 pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
548                 return off;
549         }
550
551         chunk->contig_hint = max_contig;        /* fully scanned */
552         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
553
554         /* tell the upper layer that this chunk has no matching area */
555         return -1;
556 }
557
558 /**
559  * pcpu_free_area - free area to a pcpu_chunk
560  * @chunk: chunk of interest
561  * @freeme: offset of area to free
562  *
563  * Free area starting from @freeme to @chunk.  Note that this function
564  * only modifies the allocation map.  It doesn't depopulate or unmap
565  * the area.
566  *
567  * CONTEXT:
568  * pcpu_lock.
569  */
570 static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int freeme)
571 {
572         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
573         int i, off;
574
575         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++]))
576                 if (off == freeme)
577                         break;
578         BUG_ON(off != freeme);
579         BUG_ON(chunk->map[i] > 0);
580
581         chunk->map[i] = -chunk->map[i];
582         chunk->free_size += chunk->map[i];
583
584         /* merge with previous? */
585         if (i > 0 && chunk->map[i - 1] >= 0) {
586                 chunk->map[i - 1] += chunk->map[i];
587                 chunk->map_used--;
588                 memmove(&chunk->map[i], &chunk->map[i + 1],
589                         (chunk->map_used - i) * sizeof(chunk->map[0]));
590                 i--;
591         }
592         /* merge with next? */
593         if (i + 1 < chunk->map_used && chunk->map[i + 1] >= 0) {
594                 chunk->map[i] += chunk->map[i + 1];
595                 chunk->map_used--;
596                 memmove(&chunk->map[i + 1], &chunk->map[i + 2],
597                         (chunk->map_used - (i + 1)) * sizeof(chunk->map[0]));
598         }
599
600         chunk->contig_hint = max(chunk->map[i], chunk->contig_hint);
601         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
602 }
603
604 static struct pcpu_chunk *pcpu_alloc_chunk(void)
605 {
606         struct pcpu_chunk *chunk;
607
608         chunk = pcpu_mem_zalloc(pcpu_chunk_struct_size);
609         if (!chunk)
610                 return NULL;
611
612         chunk->map = pcpu_mem_zalloc(PCPU_DFL_MAP_ALLOC *
613                                                 sizeof(chunk->map[0]));
614         if (!chunk->map) {
615                 kfree(chunk);
616                 return NULL;
617         }
618
619         chunk->map_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
620         chunk->map[chunk->map_used++] = pcpu_unit_size;
621
622         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
623         chunk->free_size = pcpu_unit_size;
624         chunk->contig_hint = pcpu_unit_size;
625
626         return chunk;
627 }
628
629 static void pcpu_free_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
630 {
631         if (!chunk)
632                 return;
633         pcpu_mem_free(chunk->map, chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]));
634         pcpu_mem_free(chunk, pcpu_chunk_struct_size);
635 }
636
637 /*
638  * Chunk management implementation.
639  *
640  * To allow different implementations, chunk alloc/free and
641  * [de]population are implemented in a separate file which is pulled
642  * into this file and compiled together.  The following functions
643  * should be implemented.
644  *
645  * pcpu_populate_chunk          - populate the specified range of a chunk
646  * pcpu_depopulate_chunk        - depopulate the specified range of a chunk
647  * pcpu_create_chunk            - create a new chunk
648  * pcpu_destroy_chunk           - destroy a chunk, always preceded by full depop
649  * pcpu_addr_to_page            - translate address to physical address
650  * pcpu_verify_alloc_info       - check alloc_info is acceptable during init
651  */
652 static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
653 static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
654 static struct pcpu_chunk *pcpu_create_chunk(void);
655 static void pcpu_destroy_chunk(struct pcpu_chunk *chunk);
656 static struct page *pcpu_addr_to_page(void *addr);
657 static int __init pcpu_verify_alloc_info(const struct pcpu_alloc_info *ai);
658
659 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_KM
660 #include "percpu-km.c"
661 #else
662 #include "percpu-vm.c"
663 #endif
664
665 /**
666  * pcpu_chunk_addr_search - determine chunk containing specified address
667  * @addr: address for which the chunk needs to be determined.
668  *
669  * RETURNS:
670  * The address of the found chunk.
671  */
672 static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
673 {
674         /* is it in the first chunk? */
675         if (pcpu_addr_in_first_chunk(addr)) {
676                 /* is it in the reserved area? */
677                 if (pcpu_addr_in_reserved_chunk(addr))
678                         return pcpu_reserved_chunk;
679                 return pcpu_first_chunk;
680         }
681
682         /*
683          * The address is relative to unit0 which might be unused and
684          * thus unmapped.  Offset the address to the unit space of the
685          * current processor before looking it up in the vmalloc
686          * space.  Note that any possible cpu id can be used here, so
687          * there's no need to worry about preemption or cpu hotplug.
688          */
689         addr += pcpu_unit_offsets[raw_smp_processor_id()];
690         return pcpu_get_page_chunk(pcpu_addr_to_page(addr));
691 }
692
693 /**
694  * pcpu_alloc - the percpu allocator
695  * @size: size of area to allocate in bytes
696  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
697  * @reserved: allocate from the reserved chunk if available
698  *
699  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.
700  *
701  * CONTEXT:
702  * Does GFP_KERNEL allocation.
703  *
704  * RETURNS:
705  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
706  */
707 static void __percpu *pcpu_alloc(size_t size, size_t align, bool reserved)
708 {
709         static int warn_limit = 10;
710         struct pcpu_chunk *chunk;
711         const char *err;
712         int slot, off, new_alloc;
713         unsigned long flags;
714         void __percpu *ptr;
715
716         if (unlikely(!size || size > PCPU_MIN_UNIT_SIZE || align > PAGE_SIZE)) {
717                 WARN(true, "illegal size (%zu) or align (%zu) for "
718                      "percpu allocation\n", size, align);
719                 return NULL;
720         }
721
722         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
723         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
724
725         /* serve reserved allocations from the reserved chunk if available */
726         if (reserved && pcpu_reserved_chunk) {
727                 chunk = pcpu_reserved_chunk;
728
729                 if (size > chunk->contig_hint) {
730                         err = "alloc from reserved chunk failed";
731                         goto fail_unlock;
732                 }
733
734                 while ((new_alloc = pcpu_need_to_extend(chunk))) {
735                         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
736                         if (pcpu_extend_area_map(chunk, new_alloc) < 0) {
737                                 err = "failed to extend area map of reserved chunk";
738                                 goto fail_unlock_mutex;
739                         }
740                         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
741                 }
742
743                 off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
744                 if (off >= 0)
745                         goto area_found;
746
747                 err = "alloc from reserved chunk failed";
748                 goto fail_unlock;
749         }
750
751 restart:
752         /* search through normal chunks */
753         for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
754                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
755                         if (size > chunk->contig_hint)
756                                 continue;
757
758                         new_alloc = pcpu_need_to_extend(chunk);
759                         if (new_alloc) {
760                                 spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
761                                 if (pcpu_extend_area_map(chunk,
762                                                          new_alloc) < 0) {
763                                         err = "failed to extend area map";
764                                         goto fail_unlock_mutex;
765                                 }
766                                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
767                                 /*
768                                  * pcpu_lock has been dropped, need to
769                                  * restart cpu_slot list walking.
770                                  */
771                                 goto restart;
772                         }
773
774                         off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
775                         if (off >= 0)
776                                 goto area_found;
777                 }
778         }
779
780         /* hmmm... no space left, create a new chunk */
781         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
782
783         chunk = pcpu_create_chunk();
784         if (!chunk) {
785                 err = "failed to allocate new chunk";
786                 goto fail_unlock_mutex;
787         }
788
789         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
790         pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
791         goto restart;
792
793 area_found:
794         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
795
796         /* populate, map and clear the area */
797         if (pcpu_populate_chunk(chunk, off, size)) {
798                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
799                 pcpu_free_area(chunk, off);
800                 err = "failed to populate";
801                 goto fail_unlock;
802         }
803
804         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
805
806         /* return address relative to base address */
807         ptr = __addr_to_pcpu_ptr(chunk->base_addr + off);
808         kmemleak_alloc_percpu(ptr, size);
809         return ptr;
810
811 fail_unlock:
812         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
813 fail_unlock_mutex:
814         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
815         if (warn_limit) {
816                 pr_warning("PERCPU: allocation failed, size=%zu align=%zu, "
817                            "%s\n", size, align, err);
818                 dump_stack();
819                 if (!--warn_limit)
820                         pr_info("PERCPU: limit reached, disable warning\n");
821         }
822         return NULL;
823 }
824
825 /**
826  * __alloc_percpu - allocate dynamic percpu area
827  * @size: size of area to allocate in bytes
828  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
829  *
830  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align.
831  * Might sleep.  Might trigger writeouts.
832  *
833  * CONTEXT:
834  * Does GFP_KERNEL allocation.
835  *
836  * RETURNS:
837  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
838  */
839 void __percpu *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
840 {
841         return pcpu_alloc(size, align, false);
842 }
843 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
844
845 /**
846  * __alloc_reserved_percpu - allocate reserved percpu area
847  * @size: size of area to allocate in bytes
848  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
849  *
850  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align
851  * from reserved percpu area if arch has set it up; otherwise,
852  * allocation is served from the same dynamic area.  Might sleep.
853  * Might trigger writeouts.
854  *
855  * CONTEXT:
856  * Does GFP_KERNEL allocation.
857  *
858  * RETURNS:
859  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
860  */
861 void __percpu *__alloc_reserved_percpu(size_t size, size_t align)
862 {
863         return pcpu_alloc(size, align, true);
864 }
865
866 /**
867  * pcpu_reclaim - reclaim fully free chunks, workqueue function
868  * @work: unused
869  *
870  * Reclaim all fully free chunks except for the first one.
871  *
872  * CONTEXT:
873  * workqueue context.
874  */
875 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work)
876 {
877         LIST_HEAD(todo);
878         struct list_head *head = &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1];
879         struct pcpu_chunk *chunk, *next;
880
881         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
882         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
883
884         list_for_each_entry_safe(chunk, next, head, list) {
885                 WARN_ON(chunk->immutable);
886
887                 /* spare the first one */
888                 if (chunk == list_first_entry(head, struct pcpu_chunk, list))
889                         continue;
890
891                 list_move(&chunk->list, &todo);
892         }
893
894         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
895
896         list_for_each_entry_safe(chunk, next, &todo, list) {
897                 pcpu_depopulate_chunk(chunk, 0, pcpu_unit_size);
898                 pcpu_destroy_chunk(chunk);
899         }
900
901         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
902 }
903
904 /**
905  * free_percpu - free percpu area
906  * @ptr: pointer to area to free
907  *
908  * Free percpu area @ptr.
909  *
910  * CONTEXT:
911  * Can be called from atomic context.
912  */
913 void free_percpu(void __percpu *ptr)
914 {
915         void *addr;
916         struct pcpu_chunk *chunk;
917         unsigned long flags;
918         int off;
919
920         if (!ptr)
921                 return;
922
923         kmemleak_free_percpu(ptr);
924
925         addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
926
927         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
928
929         chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
930         off = addr - chunk->base_addr;
931
932         pcpu_free_area(chunk, off);
933
934         /* if there are more than one fully free chunks, wake up grim reaper */
935         if (chunk->free_size == pcpu_unit_size) {
936                 struct pcpu_chunk *pos;
937
938                 list_for_each_entry(pos, &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1], list)
939                         if (pos != chunk) {
940                                 schedule_work(&pcpu_reclaim_work);
941                                 break;
942                         }
943         }
944
945         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
946 }
947 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
948
949 /**
950  * is_kernel_percpu_address - test whether address is from static percpu area
951  * @addr: address to test
952  *
953  * Test whether @addr belongs to in-kernel static percpu area.  Module
954  * static percpu areas are not considered.  For those, use
955  * is_module_percpu_address().
956  *
957  * RETURNS:
958  * %true if @addr is from in-kernel static percpu area, %false otherwise.
959  */
960 bool is_kernel_percpu_address(unsigned long addr)
961 {
962 #ifdef CONFIG_SMP
963         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
964         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
965         unsigned int cpu;
966
967         for_each_possible_cpu(cpu) {
968                 void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
969
970                 if ((void *)addr >= start && (void *)addr < start + static_size)
971                         return true;
972         }
973 #endif
974         /* on UP, can't distinguish from other static vars, always false */
975         return false;
976 }
977
978 /**
979  * per_cpu_ptr_to_phys - convert translated percpu address to physical address
980  * @addr: the address to be converted to physical address
981  *
982  * Given @addr which is dereferenceable address obtained via one of
983  * percpu access macros, this function translates it into its physical
984  * address.  The caller is responsible for ensuring @addr stays valid
985  * until this function finishes.
986  *
987  * percpu allocator has special setup for the first chunk, which currently
988  * supports either embedding in linear address space or vmalloc mapping,
989  * and, from the second one, the backing allocator (currently either vm or
990  * km) provides translation.
991  *
992  * The addr can be tranlated simply without checking if it falls into the
993  * first chunk. But the current code reflects better how percpu allocator
994  * actually works, and the verification can discover both bugs in percpu
995  * allocator itself and per_cpu_ptr_to_phys() callers. So we keep current
996  * code.
997  *
998  * RETURNS:
999  * The physical address for @addr.
1000  */
1001 phys_addr_t per_cpu_ptr_to_phys(void *addr)
1002 {
1003         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
1004         bool in_first_chunk = false;
1005         unsigned long first_low, first_high;
1006         unsigned int cpu;
1007
1008         /*
1009          * The following test on unit_low/high isn't strictly
1010          * necessary but will speed up lookups of addresses which
1011          * aren't in the first chunk.
1012          */
1013         first_low = pcpu_chunk_addr(pcpu_first_chunk, pcpu_low_unit_cpu, 0);
1014         first_high = pcpu_chunk_addr(pcpu_first_chunk, pcpu_high_unit_cpu,
1015                                      pcpu_unit_pages);
1016         if ((unsigned long)addr >= first_low &&
1017             (unsigned long)addr < first_high) {
1018                 for_each_possible_cpu(cpu) {
1019                         void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
1020
1021                         if (addr >= start && addr < start + pcpu_unit_size) {
1022                                 in_first_chunk = true;
1023                                 break;
1024                         }
1025                 }
1026         }
1027
1028         if (in_first_chunk) {
1029                 if (!is_vmalloc_addr(addr))
1030                         return __pa(addr);
1031                 else
1032                         return page_to_phys(vmalloc_to_page(addr)) +
1033                                offset_in_page(addr);
1034         } else
1035                 return page_to_phys(pcpu_addr_to_page(addr)) +
1036                        offset_in_page(addr);
1037 }
1038
1039 /**
1040  * pcpu_alloc_alloc_info - allocate percpu allocation info
1041  * @nr_groups: the number of groups
1042  * @nr_units: the number of units
1043  *
1044  * Allocate ai which is large enough for @nr_groups groups containing
1045  * @nr_units units.  The returned ai's groups[0].cpu_map points to the
1046  * cpu_map array which is long enough for @nr_units and filled with
1047  * NR_CPUS.  It's the caller's responsibility to initialize cpu_map
1048  * pointer of other groups.
1049  *
1050  * RETURNS:
1051  * Pointer to the allocated pcpu_alloc_info on success, NULL on
1052  * failure.
1053  */
1054 struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_alloc_alloc_info(int nr_groups,
1055                                                       int nr_units)
1056 {
1057         struct pcpu_alloc_info *ai;
1058         size_t base_size, ai_size;
1059         void *ptr;
1060         int unit;
1061
1062         base_size = ALIGN(sizeof(*ai) + nr_groups * sizeof(ai->groups[0]),
1063                           __alignof__(ai->groups[0].cpu_map[0]));
1064         ai_size = base_size + nr_units * sizeof(ai->groups[0].cpu_map[0]);
1065
1066         ptr = alloc_bootmem_nopanic(PFN_ALIGN(ai_size));
1067         if (!ptr)
1068                 return NULL;
1069         ai = ptr;
1070         ptr += base_size;
1071
1072         ai->groups[0].cpu_map = ptr;
1073
1074         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++)
1075                 ai->groups[0].cpu_map[unit] = NR_CPUS;
1076
1077         ai->nr_groups = nr_groups;
1078         ai->__ai_size = PFN_ALIGN(ai_size);
1079
1080         return ai;
1081 }
1082
1083 /**
1084  * pcpu_free_alloc_info - free percpu allocation info
1085  * @ai: pcpu_alloc_info to free
1086  *
1087  * Free @ai which was allocated by pcpu_alloc_alloc_info().
1088  */
1089 void __init pcpu_free_alloc_info(struct pcpu_alloc_info *ai)
1090 {
1091         free_bootmem(__pa(ai), ai->__ai_size);
1092 }
1093
1094 /**
1095  * pcpu_dump_alloc_info - print out information about pcpu_alloc_info
1096  * @lvl: loglevel
1097  * @ai: allocation info to dump
1098  *
1099  * Print out information about @ai using loglevel @lvl.
1100  */
1101 static void pcpu_dump_alloc_info(const char *lvl,
1102                                  const struct pcpu_alloc_info *ai)
1103 {
1104         int group_width = 1, cpu_width = 1, width;
1105         char empty_str[] = "--------";
1106         int alloc = 0, alloc_end = 0;
1107         int group, v;
1108         int upa, apl;   /* units per alloc, allocs per line */
1109
1110         v = ai->nr_groups;
1111         while (v /= 10)
1112                 group_width++;
1113
1114         v = num_possible_cpus();
1115         while (v /= 10)
1116                 cpu_width++;
1117         empty_str[min_t(int, cpu_width, sizeof(empty_str) - 1)] = '\0';
1118
1119         upa = ai->alloc_size / ai->unit_size;
1120         width = upa * (cpu_width + 1) + group_width + 3;
1121         apl = rounddown_pow_of_two(max(60 / width, 1));
1122
1123         printk("%spcpu-alloc: s%zu r%zu d%zu u%zu alloc=%zu*%zu",
1124                lvl, ai->static_size, ai->reserved_size, ai->dyn_size,
1125                ai->unit_size, ai->alloc_size / ai->atom_size, ai->atom_size);
1126
1127         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1128                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1129                 int unit = 0, unit_end = 0;
1130
1131                 BUG_ON(gi->nr_units % upa);
1132                 for (alloc_end += gi->nr_units / upa;
1133                      alloc < alloc_end; alloc++) {
1134                         if (!(alloc % apl)) {
1135                                 printk(KERN_CONT "\n");
1136                                 printk("%spcpu-alloc: ", lvl);
1137                         }
1138                         printk(KERN_CONT "[%0*d] ", group_width, group);
1139
1140                         for (unit_end += upa; unit < unit_end; unit++)
1141                                 if (gi->cpu_map[unit] != NR_CPUS)
1142                                         printk(KERN_CONT "%0*d ", cpu_width,
1143                                                gi->cpu_map[unit]);
1144                                 else
1145                                         printk(KERN_CONT "%s ", empty_str);
1146                 }
1147         }
1148         printk(KERN_CONT "\n");
1149 }
1150
1151 /**
1152  * pcpu_setup_first_chunk - initialize the first percpu chunk
1153  * @ai: pcpu_alloc_info describing how to percpu area is shaped
1154  * @base_addr: mapped address
1155  *
1156  * Initialize the first percpu chunk which contains the kernel static
1157  * perpcu area.  This function is to be called from arch percpu area
1158  * setup path.
1159  *
1160  * @ai contains all information necessary to initialize the first
1161  * chunk and prime the dynamic percpu allocator.
1162  *
1163  * @ai->static_size is the size of static percpu area.
1164  *
1165  * @ai->reserved_size, if non-zero, specifies the amount of bytes to
1166  * reserve after the static area in the first chunk.  This reserves
1167  * the first chunk such that it's available only through reserved
1168  * percpu allocation.  This is primarily used to serve module percpu
1169  * static areas on architectures where the addressing model has
1170  * limited offset range for symbol relocations to guarantee module
1171  * percpu symbols fall inside the relocatable range.
1172  *
1173  * @ai->dyn_size determines the number of bytes available for dynamic
1174  * allocation in the first chunk.  The area between @ai->static_size +
1175  * @ai->reserved_size + @ai->dyn_size and @ai->unit_size is unused.
1176  *
1177  * @ai->unit_size specifies unit size and must be aligned to PAGE_SIZE
1178  * and equal to or larger than @ai->static_size + @ai->reserved_size +
1179  * @ai->dyn_size.
1180  *
1181  * @ai->atom_size is the allocation atom size and used as alignment
1182  * for vm areas.
1183  *
1184  * @ai->alloc_size is the allocation size and always multiple of
1185  * @ai->atom_size.  This is larger than @ai->atom_size if
1186  * @ai->unit_size is larger than @ai->atom_size.
1187  *
1188  * @ai->nr_groups and @ai->groups describe virtual memory layout of
1189  * percpu areas.  Units which should be colocated are put into the
1190  * same group.  Dynamic VM areas will be allocated according to these
1191  * groupings.  If @ai->nr_groups is zero, a single group containing
1192  * all units is assumed.
1193  *
1194  * The caller should have mapped the first chunk at @base_addr and
1195  * copied static data to each unit.
1196  *
1197  * If the first chunk ends up with both reserved and dynamic areas, it
1198  * is served by two chunks - one to serve the core static and reserved
1199  * areas and the other for the dynamic area.  They share the same vm
1200  * and page map but uses different area allocation map to stay away
1201  * from each other.  The latter chunk is circulated in the chunk slots
1202  * and available for dynamic allocation like any other chunks.
1203  *
1204  * RETURNS:
1205  * 0 on success, -errno on failure.
1206  */
1207 int __init pcpu_setup_first_chunk(const struct pcpu_alloc_info *ai,
1208                                   void *base_addr)
1209 {
1210         static char cpus_buf[4096] __initdata;
1211         static int smap[PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS] __initdata;
1212         static int dmap[PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS] __initdata;
1213         size_t dyn_size = ai->dyn_size;
1214         size_t size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + dyn_size;
1215         struct pcpu_chunk *schunk, *dchunk = NULL;
1216         unsigned long *group_offsets;
1217         size_t *group_sizes;
1218         unsigned long *unit_off;
1219         unsigned int cpu;
1220         int *unit_map;
1221         int group, unit, i;
1222
1223         cpumask_scnprintf(cpus_buf, sizeof(cpus_buf), cpu_possible_mask);
1224
1225 #define PCPU_SETUP_BUG_ON(cond) do {                                    \
1226         if (unlikely(cond)) {                                           \
1227                 pr_emerg("PERCPU: failed to initialize, %s", #cond);    \
1228                 pr_emerg("PERCPU: cpu_possible_mask=%s\n", cpus_buf);   \
1229                 pcpu_dump_alloc_info(KERN_EMERG, ai);                   \
1230                 BUG();                                                  \
1231         }                                                               \
1232 } while (0)
1233
1234         /* sanity checks */
1235         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->nr_groups <= 0);
1236 #ifdef CONFIG_SMP
1237         PCPU_SETUP_BUG_ON(!ai->static_size);
1238         PCPU_SETUP_BUG_ON((unsigned long)__per_cpu_start & ~PAGE_MASK);
1239 #endif
1240         PCPU_SETUP_BUG_ON(!base_addr);
1241         PCPU_SETUP_BUG_ON((unsigned long)base_addr & ~PAGE_MASK);
1242         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < size_sum);
1243         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size & ~PAGE_MASK);
1244         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1245         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->dyn_size < PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE);
1246         PCPU_SETUP_BUG_ON(pcpu_verify_alloc_info(ai) < 0);
1247
1248         /* process group information and build config tables accordingly */
1249         group_offsets = alloc_bootmem(ai->nr_groups * sizeof(group_offsets[0]));
1250         group_sizes = alloc_bootmem(ai->nr_groups * sizeof(group_sizes[0]));
1251         unit_map = alloc_bootmem(nr_cpu_ids * sizeof(unit_map[0]));
1252         unit_off = alloc_bootmem(nr_cpu_ids * sizeof(unit_off[0]));
1253
1254         for (cpu = 0; cpu < nr_cpu_ids; cpu++)
1255                 unit_map[cpu] = UINT_MAX;
1256
1257         pcpu_low_unit_cpu = NR_CPUS;
1258         pcpu_high_unit_cpu = NR_CPUS;
1259
1260         for (group = 0, unit = 0; group < ai->nr_groups; group++, unit += i) {
1261                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1262
1263                 group_offsets[group] = gi->base_offset;
1264                 group_sizes[group] = gi->nr_units * ai->unit_size;
1265
1266                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++) {
1267                         cpu = gi->cpu_map[i];
1268                         if (cpu == NR_CPUS)
1269                                 continue;
1270
1271                         PCPU_SETUP_BUG_ON(cpu > nr_cpu_ids);
1272                         PCPU_SETUP_BUG_ON(!cpu_possible(cpu));
1273                         PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] != UINT_MAX);
1274
1275                         unit_map[cpu] = unit + i;
1276                         unit_off[cpu] = gi->base_offset + i * ai->unit_size;
1277
1278                         /* determine low/high unit_cpu */
1279                         if (pcpu_low_unit_cpu == NR_CPUS ||
1280                             unit_off[cpu] < unit_off[pcpu_low_unit_cpu])
1281                                 pcpu_low_unit_cpu = cpu;
1282                         if (pcpu_high_unit_cpu == NR_CPUS ||
1283                             unit_off[cpu] > unit_off[pcpu_high_unit_cpu])
1284                                 pcpu_high_unit_cpu = cpu;
1285                 }
1286         }
1287         pcpu_nr_units = unit;
1288
1289         for_each_possible_cpu(cpu)
1290                 PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] == UINT_MAX);
1291
1292         /* we're done parsing the input, undefine BUG macro and dump config */
1293 #undef PCPU_SETUP_BUG_ON
1294         pcpu_dump_alloc_info(KERN_DEBUG, ai);
1295
1296         pcpu_nr_groups = ai->nr_groups;
1297         pcpu_group_offsets = group_offsets;
1298         pcpu_group_sizes = group_sizes;
1299         pcpu_unit_map = unit_map;
1300         pcpu_unit_offsets = unit_off;
1301
1302         /* determine basic parameters */
1303         pcpu_unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
1304         pcpu_unit_size = pcpu_unit_pages << PAGE_SHIFT;
1305         pcpu_atom_size = ai->atom_size;
1306         pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk) +
1307                 BITS_TO_LONGS(pcpu_unit_pages) * sizeof(unsigned long);
1308
1309         /*
1310          * Allocate chunk slots.  The additional last slot is for
1311          * empty chunks.
1312          */
1313         pcpu_nr_slots = __pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 2;
1314         pcpu_slot = alloc_bootmem(pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]));
1315         for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
1316                 INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
1317
1318         /*
1319          * Initialize static chunk.  If reserved_size is zero, the
1320          * static chunk covers static area + dynamic allocation area
1321          * in the first chunk.  If reserved_size is not zero, it
1322          * covers static area + reserved area (mostly used for module
1323          * static percpu allocation).
1324          */
1325         schunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
1326         INIT_LIST_HEAD(&schunk->list);
1327         schunk->base_addr = base_addr;
1328         schunk->map = smap;
1329         schunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(smap);
1330         schunk->immutable = true;
1331         bitmap_fill(schunk->populated, pcpu_unit_pages);
1332
1333         if (ai->reserved_size) {
1334                 schunk->free_size = ai->reserved_size;
1335                 pcpu_reserved_chunk = schunk;
1336                 pcpu_reserved_chunk_limit = ai->static_size + ai->reserved_size;
1337         } else {
1338                 schunk->free_size = dyn_size;
1339                 dyn_size = 0;                   /* dynamic area covered */
1340         }
1341         schunk->contig_hint = schunk->free_size;
1342
1343         schunk->map[schunk->map_used++] = -ai->static_size;
1344         if (schunk->free_size)
1345                 schunk->map[schunk->map_used++] = schunk->free_size;
1346
1347         /* init dynamic chunk if necessary */
1348         if (dyn_size) {
1349                 dchunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
1350                 INIT_LIST_HEAD(&dchunk->list);
1351                 dchunk->base_addr = base_addr;
1352                 dchunk->map = dmap;
1353                 dchunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(dmap);
1354                 dchunk->immutable = true;
1355                 bitmap_fill(dchunk->populated, pcpu_unit_pages);
1356
1357                 dchunk->contig_hint = dchunk->free_size = dyn_size;
1358                 dchunk->map[dchunk->map_used++] = -pcpu_reserved_chunk_limit;
1359                 dchunk->map[dchunk->map_used++] = dchunk->free_size;
1360         }
1361
1362         /* link the first chunk in */
1363         pcpu_first_chunk = dchunk ?: schunk;
1364         pcpu_chunk_relocate(pcpu_first_chunk, -1);
1365
1366         /* we're done */
1367         pcpu_base_addr = base_addr;
1368         return 0;
1369 }
1370
1371 #ifdef CONFIG_SMP
1372
1373 const char * const pcpu_fc_names[PCPU_FC_NR] __initconst = {
1374         [PCPU_FC_AUTO]  = "auto",
1375         [PCPU_FC_EMBED] = "embed",
1376         [PCPU_FC_PAGE]  = "page",
1377 };
1378
1379 enum pcpu_fc pcpu_chosen_fc __initdata = PCPU_FC_AUTO;
1380
1381 static int __init percpu_alloc_setup(char *str)
1382 {
1383         if (!str)
1384                 return -EINVAL;
1385
1386         if (0)
1387                 /* nada */;
1388 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK
1389         else if (!strcmp(str, "embed"))
1390                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_EMBED;
1391 #endif
1392 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
1393         else if (!strcmp(str, "page"))
1394                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_PAGE;
1395 #endif
1396         else
1397                 pr_warning("PERCPU: unknown allocator %s specified\n", str);
1398
1399         return 0;
1400 }
1401 early_param("percpu_alloc", percpu_alloc_setup);
1402
1403 /*
1404  * pcpu_embed_first_chunk() is used by the generic percpu setup.
1405  * Build it if needed by the arch config or the generic setup is going
1406  * to be used.
1407  */
1408 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK) || \
1409         !defined(CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA)
1410 #define BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK
1411 #endif
1412
1413 /* build pcpu_page_first_chunk() iff needed by the arch config */
1414 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK)
1415 #define BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
1416 #endif
1417
1418 /* pcpu_build_alloc_info() is used by both embed and page first chunk */
1419 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK) || defined(BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK)
1420 /**
1421  * pcpu_build_alloc_info - build alloc_info considering distances between CPUs
1422  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1423  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
1424  * @atom_size: allocation atom size
1425  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
1426  *
1427  * This function determines grouping of units, their mappings to cpus
1428  * and other parameters considering needed percpu size, allocation
1429  * atom size and distances between CPUs.
1430  *
1431  * Groups are always mutliples of atom size and CPUs which are of
1432  * LOCAL_DISTANCE both ways are grouped together and share space for
1433  * units in the same group.  The returned configuration is guaranteed
1434  * to have CPUs on different nodes on different groups and >=75% usage
1435  * of allocated virtual address space.
1436  *
1437  * RETURNS:
1438  * On success, pointer to the new allocation_info is returned.  On
1439  * failure, ERR_PTR value is returned.
1440  */
1441 static struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_build_alloc_info(
1442                                 size_t reserved_size, size_t dyn_size,
1443                                 size_t atom_size,
1444                                 pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn)
1445 {
1446         static int group_map[NR_CPUS] __initdata;
1447         static int group_cnt[NR_CPUS] __initdata;
1448         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
1449         int nr_groups = 1, nr_units = 0;
1450         size_t size_sum, min_unit_size, alloc_size;
1451         int upa, max_upa, uninitialized_var(best_upa);  /* units_per_alloc */
1452         int last_allocs, group, unit;
1453         unsigned int cpu, tcpu;
1454         struct pcpu_alloc_info *ai;
1455         unsigned int *cpu_map;
1456
1457         /* this function may be called multiple times */
1458         memset(group_map, 0, sizeof(group_map));
1459         memset(group_cnt, 0, sizeof(group_cnt));
1460
1461         /* calculate size_sum and ensure dyn_size is enough for early alloc */
1462         size_sum = PFN_ALIGN(static_size + reserved_size +
1463                             max_t(size_t, dyn_size, PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE));
1464         dyn_size = size_sum - static_size - reserved_size;
1465
1466         /*
1467          * Determine min_unit_size, alloc_size and max_upa such that
1468          * alloc_size is multiple of atom_size and is the smallest
1469          * which can accommodate 4k aligned segments which are equal to
1470          * or larger than min_unit_size.
1471          */
1472         min_unit_size = max_t(size_t, size_sum, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1473
1474         alloc_size = roundup(min_unit_size, atom_size);
1475         upa = alloc_size / min_unit_size;
1476         while (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
1477                 upa--;
1478         max_upa = upa;
1479
1480         /* group cpus according to their proximity */
1481         for_each_possible_cpu(cpu) {
1482                 group = 0;
1483         next_group:
1484                 for_each_possible_cpu(tcpu) {
1485                         if (cpu == tcpu)
1486                                 break;
1487                         if (group_map[tcpu] == group && cpu_distance_fn &&
1488                             (cpu_distance_fn(cpu, tcpu) > LOCAL_DISTANCE ||
1489                              cpu_distance_fn(tcpu, cpu) > LOCAL_DISTANCE)) {
1490                                 group++;
1491                                 nr_groups = max(nr_groups, group + 1);
1492                                 goto next_group;
1493                         }
1494                 }
1495                 group_map[cpu] = group;
1496                 group_cnt[group]++;
1497         }
1498
1499         /*
1500          * Expand unit size until address space usage goes over 75%
1501          * and then as much as possible without using more address
1502          * space.
1503          */
1504         last_allocs = INT_MAX;
1505         for (upa = max_upa; upa; upa--) {
1506                 int allocs = 0, wasted = 0;
1507
1508                 if (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
1509                         continue;
1510
1511                 for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
1512                         int this_allocs = DIV_ROUND_UP(group_cnt[group], upa);
1513                         allocs += this_allocs;
1514                         wasted += this_allocs * upa - group_cnt[group];
1515                 }
1516
1517                 /*
1518                  * Don't accept if wastage is over 1/3.  The
1519                  * greater-than comparison ensures upa==1 always
1520                  * passes the following check.
1521                  */
1522                 if (wasted > num_possible_cpus() / 3)
1523                         continue;
1524
1525                 /* and then don't consume more memory */
1526                 if (allocs > last_allocs)
1527                         break;
1528                 last_allocs = allocs;
1529                 best_upa = upa;
1530         }
1531         upa = best_upa;
1532
1533         /* allocate and fill alloc_info */
1534         for (group = 0; group < nr_groups; group++)
1535                 nr_units += roundup(group_cnt[group], upa);
1536
1537         ai = pcpu_alloc_alloc_info(nr_groups, nr_units);
1538         if (!ai)
1539                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1540         cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
1541
1542         for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
1543                 ai->groups[group].cpu_map = cpu_map;
1544                 cpu_map += roundup(group_cnt[group], upa);
1545         }
1546
1547         ai->static_size = static_size;
1548         ai->reserved_size = reserved_size;
1549         ai->dyn_size = dyn_size;
1550         ai->unit_size = alloc_size / upa;
1551         ai->atom_size = atom_size;
1552         ai->alloc_size = alloc_size;
1553
1554         for (group = 0, unit = 0; group_cnt[group]; group++) {
1555                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1556
1557                 /*
1558                  * Initialize base_offset as if all groups are located
1559                  * back-to-back.  The caller should update this to
1560                  * reflect actual allocation.
1561                  */
1562                 gi->base_offset = unit * ai->unit_size;
1563
1564                 for_each_possible_cpu(cpu)
1565                         if (group_map[cpu] == group)
1566                                 gi->cpu_map[gi->nr_units++] = cpu;
1567                 gi->nr_units = roundup(gi->nr_units, upa);
1568                 unit += gi->nr_units;
1569         }
1570         BUG_ON(unit != nr_units);
1571
1572         return ai;
1573 }
1574 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK || BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
1575
1576 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK)
1577 /**
1578  * pcpu_embed_first_chunk - embed the first percpu chunk into bootmem
1579  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1580  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
1581  * @atom_size: allocation atom size
1582  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
1583  * @alloc_fn: function to allocate percpu page
1584  * @free_fn: function to free percpu page
1585  *
1586  * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
1587  * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1588  *
1589  * If this function is used to setup the first chunk, it is allocated
1590  * by calling @alloc_fn and used as-is without being mapped into
1591  * vmalloc area.  Allocations are always whole multiples of @atom_size
1592  * aligned to @atom_size.
1593  *
1594  * This enables the first chunk to piggy back on the linear physical
1595  * mapping which often uses larger page size.  Please note that this
1596  * can result in very sparse cpu->unit mapping on NUMA machines thus
1597  * requiring large vmalloc address space.  Don't use this allocator if
1598  * vmalloc space is not orders of magnitude larger than distances
1599  * between node memory addresses (ie. 32bit NUMA machines).
1600  *
1601  * @dyn_size specifies the minimum dynamic area size.
1602  *
1603  * If the needed size is smaller than the minimum or specified unit
1604  * size, the leftover is returned using @free_fn.
1605  *
1606  * RETURNS:
1607  * 0 on success, -errno on failure.
1608  */
1609 int __init pcpu_embed_first_chunk(size_t reserved_size, size_t dyn_size,
1610                                   size_t atom_size,
1611                                   pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn,
1612                                   pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
1613                                   pcpu_fc_free_fn_t free_fn)
1614 {
1615         void *base = (void *)ULONG_MAX;
1616         void **areas = NULL;
1617         struct pcpu_alloc_info *ai;
1618         size_t size_sum, areas_size, max_distance;
1619         int group, i, rc;
1620
1621         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, dyn_size, atom_size,
1622                                    cpu_distance_fn);
1623         if (IS_ERR(ai))
1624                 return PTR_ERR(ai);
1625
1626         size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + ai->dyn_size;
1627         areas_size = PFN_ALIGN(ai->nr_groups * sizeof(void *));
1628
1629         areas = alloc_bootmem_nopanic(areas_size);
1630         if (!areas) {
1631                 rc = -ENOMEM;
1632                 goto out_free;
1633         }
1634
1635         /* allocate, copy and determine base address */
1636         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1637                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1638                 unsigned int cpu = NR_CPUS;
1639                 void *ptr;
1640
1641                 for (i = 0; i < gi->nr_units && cpu == NR_CPUS; i++)
1642                         cpu = gi->cpu_map[i];
1643                 BUG_ON(cpu == NR_CPUS);
1644
1645                 /* allocate space for the whole group */
1646                 ptr = alloc_fn(cpu, gi->nr_units * ai->unit_size, atom_size);
1647                 if (!ptr) {
1648                         rc = -ENOMEM;
1649                         goto out_free_areas;
1650                 }
1651                 /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
1652                 kmemleak_free(ptr);
1653                 areas[group] = ptr;
1654
1655                 base = min(ptr, base);
1656         }
1657
1658         /*
1659          * Copy data and free unused parts.  This should happen after all
1660          * allocations are complete; otherwise, we may end up with
1661          * overlapping groups.
1662          */
1663         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1664                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1665                 void *ptr = areas[group];
1666
1667                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++, ptr += ai->unit_size) {
1668                         if (gi->cpu_map[i] == NR_CPUS) {
1669                                 /* unused unit, free whole */
1670                                 free_fn(ptr, ai->unit_size);
1671                                 continue;
1672                         }
1673                         /* copy and return the unused part */
1674                         memcpy(ptr, __per_cpu_load, ai->static_size);
1675                         free_fn(ptr + size_sum, ai->unit_size - size_sum);
1676                 }
1677         }
1678
1679         /* base address is now known, determine group base offsets */
1680         max_distance = 0;
1681         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1682                 ai->groups[group].base_offset = areas[group] - base;
1683                 max_distance = max_t(size_t, max_distance,
1684                                      ai->groups[group].base_offset);
1685         }
1686         max_distance += ai->unit_size;
1687
1688         /* warn if maximum distance is further than 75% of vmalloc space */
1689         if (max_distance > (VMALLOC_END - VMALLOC_START) * 3 / 4) {
1690                 pr_warning("PERCPU: max_distance=0x%zx too large for vmalloc "
1691                            "space 0x%lx\n", max_distance,
1692                            (unsigned long)(VMALLOC_END - VMALLOC_START));
1693 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
1694                 /* and fail if we have fallback */
1695                 rc = -EINVAL;
1696                 goto out_free;
1697 #endif
1698         }
1699
1700         pr_info("PERCPU: Embedded %zu pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu u%zu\n",
1701                 PFN_DOWN(size_sum), base, ai->static_size, ai->reserved_size,
1702                 ai->dyn_size, ai->unit_size);
1703
1704         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
1705         goto out_free;
1706
1707 out_free_areas:
1708         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++)
1709                 free_fn(areas[group],
1710                         ai->groups[group].nr_units * ai->unit_size);
1711 out_free:
1712         pcpu_free_alloc_info(ai);
1713         if (areas)
1714                 free_bootmem(__pa(areas), areas_size);
1715         return rc;
1716 }
1717 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK */
1718
1719 #ifdef BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
1720 /**
1721  * pcpu_page_first_chunk - map the first chunk using PAGE_SIZE pages
1722  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1723  * @alloc_fn: function to allocate percpu page, always called with PAGE_SIZE
1724  * @free_fn: function to free percpu page, always called with PAGE_SIZE
1725  * @populate_pte_fn: function to populate pte
1726  *
1727  * This is a helper to ease setting up page-remapped first percpu
1728  * chunk and can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1729  *
1730  * This is the basic allocator.  Static percpu area is allocated
1731  * page-by-page into vmalloc area.
1732  *
1733  * RETURNS:
1734  * 0 on success, -errno on failure.
1735  */
1736 int __init pcpu_page_first_chunk(size_t reserved_size,
1737                                  pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
1738                                  pcpu_fc_free_fn_t free_fn,
1739                                  pcpu_fc_populate_pte_fn_t populate_pte_fn)
1740 {
1741         static struct vm_struct vm;
1742         struct pcpu_alloc_info *ai;
1743         char psize_str[16];
1744         int unit_pages;
1745         size_t pages_size;
1746         struct page **pages;
1747         int unit, i, j, rc;
1748
1749         snprintf(psize_str, sizeof(psize_str), "%luK", PAGE_SIZE >> 10);
1750
1751         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, 0, PAGE_SIZE, NULL);
1752         if (IS_ERR(ai))
1753                 return PTR_ERR(ai);
1754         BUG_ON(ai->nr_groups != 1);
1755         BUG_ON(ai->groups[0].nr_units != num_possible_cpus());
1756
1757         unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
1758
1759         /* unaligned allocations can't be freed, round up to page size */
1760         pages_size = PFN_ALIGN(unit_pages * num_possible_cpus() *
1761                                sizeof(pages[0]));
1762         pages = alloc_bootmem(pages_size);
1763
1764         /* allocate pages */
1765         j = 0;
1766         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++)
1767                 for (i = 0; i < unit_pages; i++) {
1768                         unsigned int cpu = ai->groups[0].cpu_map[unit];
1769                         void *ptr;
1770
1771                         ptr = alloc_fn(cpu, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1772                         if (!ptr) {
1773                                 pr_warning("PERCPU: failed to allocate %s page "
1774                                            "for cpu%u\n", psize_str, cpu);
1775                                 goto enomem;
1776                         }
1777                         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
1778                         kmemleak_free(ptr);
1779                         pages[j++] = virt_to_page(ptr);
1780                 }
1781
1782         /* allocate vm area, map the pages and copy static data */
1783         vm.flags = VM_ALLOC;
1784         vm.size = num_possible_cpus() * ai->unit_size;
1785         vm_area_register_early(&vm, PAGE_SIZE);
1786
1787         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++) {
1788                 unsigned long unit_addr =
1789                         (unsigned long)vm.addr + unit * ai->unit_size;
1790
1791                 for (i = 0; i < unit_pages; i++)
1792                         populate_pte_fn(unit_addr + (i << PAGE_SHIFT));
1793
1794                 /* pte already populated, the following shouldn't fail */
1795                 rc = __pcpu_map_pages(unit_addr, &pages[unit * unit_pages],
1796                                       unit_pages);
1797                 if (rc < 0)
1798                         panic("failed to map percpu area, err=%d\n", rc);
1799
1800                 /*
1801                  * FIXME: Archs with virtual cache should flush local
1802                  * cache for the linear mapping here - something
1803                  * equivalent to flush_cache_vmap() on the local cpu.
1804                  * flush_cache_vmap() can't be used as most supporting
1805                  * data structures are not set up yet.
1806                  */
1807
1808                 /* copy static data */
1809                 memcpy((void *)unit_addr, __per_cpu_load, ai->static_size);
1810         }
1811
1812         /* we're ready, commit */
1813         pr_info("PERCPU: %d %s pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu\n",
1814                 unit_pages, psize_str, vm.addr, ai->static_size,
1815                 ai->reserved_size, ai->dyn_size);
1816
1817         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, vm.addr);
1818         goto out_free_ar;
1819
1820 enomem:
1821         while (--j >= 0)
1822                 free_fn(page_address(pages[j]), PAGE_SIZE);
1823         rc = -ENOMEM;
1824 out_free_ar:
1825         free_bootmem(__pa(pages), pages_size);
1826         pcpu_free_alloc_info(ai);
1827         return rc;
1828 }
1829 #endif /* BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
1830
1831 #ifndef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
1832 /*
1833  * Generic SMP percpu area setup.
1834  *
1835  * The embedding helper is used because its behavior closely resembles
1836  * the original non-dynamic generic percpu area setup.  This is
1837  * important because many archs have addressing restrictions and might
1838  * fail if the percpu area is located far away from the previous
1839  * location.  As an added bonus, in non-NUMA cases, embedding is
1840  * generally a good idea TLB-wise because percpu area can piggy back
1841  * on the physical linear memory mapping which uses large page
1842  * mappings on applicable archs.
1843  */
1844 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
1845 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
1846
1847 static void * __init pcpu_dfl_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size,
1848                                        size_t align)
1849 {
1850         return __alloc_bootmem_nopanic(size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
1851 }
1852
1853 static void __init pcpu_dfl_fc_free(void *ptr, size_t size)
1854 {
1855         free_bootmem(__pa(ptr), size);
1856 }
1857
1858 void __init setup_per_cpu_areas(void)
1859 {
1860         unsigned long delta;
1861         unsigned int cpu;
1862         int rc;
1863
1864         /*
1865          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
1866          * what the legacy allocator did.
1867          */
1868         rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
1869                                     PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE, NULL,
1870                                     pcpu_dfl_fc_alloc, pcpu_dfl_fc_free);
1871         if (rc < 0)
1872                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
1873
1874         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
1875         for_each_possible_cpu(cpu)
1876                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
1877 }
1878 #endif  /* CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA */
1879
1880 #else   /* CONFIG_SMP */
1881
1882 /*
1883  * UP percpu area setup.
1884  *
1885  * UP always uses km-based percpu allocator with identity mapping.
1886  * Static percpu variables are indistinguishable from the usual static
1887  * variables and don't require any special preparation.
1888  */
1889 void __init setup_per_cpu_areas(void)
1890 {
1891         const size_t unit_size =
1892                 roundup_pow_of_two(max_t(size_t, PCPU_MIN_UNIT_SIZE,
1893                                          PERCPU_DYNAMIC_RESERVE));
1894         struct pcpu_alloc_info *ai;
1895         void *fc;
1896
1897         ai = pcpu_alloc_alloc_info(1, 1);
1898         fc = __alloc_bootmem(unit_size, PAGE_SIZE, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
1899         if (!ai || !fc)
1900                 panic("Failed to allocate memory for percpu areas.");
1901         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
1902         kmemleak_free(fc);
1903
1904         ai->dyn_size = unit_size;
1905         ai->unit_size = unit_size;
1906         ai->atom_size = unit_size;
1907         ai->alloc_size = unit_size;
1908         ai->groups[0].nr_units = 1;
1909         ai->groups[0].cpu_map[0] = 0;
1910
1911         if (pcpu_setup_first_chunk(ai, fc) < 0)
1912                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
1913 }
1914
1915 #endif  /* CONFIG_SMP */
1916
1917 /*
1918  * First and reserved chunks are initialized with temporary allocation
1919  * map in initdata so that they can be used before slab is online.
1920  * This function is called after slab is brought up and replaces those
1921  * with properly allocated maps.
1922  */
1923 void __init percpu_init_late(void)
1924 {
1925         struct pcpu_chunk *target_chunks[] =
1926                 { pcpu_first_chunk, pcpu_reserved_chunk, NULL };
1927         struct pcpu_chunk *chunk;
1928         unsigned long flags;
1929         int i;
1930
1931         for (i = 0; (chunk = target_chunks[i]); i++) {
1932                 int *map;
1933                 const size_t size = PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS * sizeof(map[0]);
1934
1935                 BUILD_BUG_ON(size > PAGE_SIZE);
1936
1937                 map = pcpu_mem_zalloc(size);
1938                 BUG_ON(!map);
1939
1940                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1941                 memcpy(map, chunk->map, size);
1942                 chunk->map = map;
1943                 spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1944         }
1945 }