percpu: fix pcpu_chunk_struct_size
[linux-3.10.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 num_possible_cpus() units and the first chunk
12  * is used for static percpu variables in the kernel image (special
13  * boot time alloc/init handling necessary as these areas need to be
14  * brought up before allocation services are running).  Unit grows as
15  * necessary and all units grow or shrink in unison.  When a chunk is
16  * filled up, another chunk is allocated.  ie. in vmalloc area
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.  Percpu access can be done by configuring
26  * percpu base registers UNIT_SIZE apart.
27  *
28  * There are usually many small percpu allocations many of them as
29  * small as 4 bytes.  The allocator organizes chunks into lists
30  * according to free size and tries to allocate from the fullest one.
31  * Each chunk keeps the maximum contiguous area size hint which is
32  * guaranteed to be eqaul to or larger than the maximum contiguous
33  * area in the chunk.  This helps the allocator not to iterate the
34  * chunk maps unnecessarily.
35  *
36  * Allocation state in each chunk is kept using an array of integers
37  * on chunk->map.  A positive value in the map represents a free
38  * region and negative allocated.  Allocation inside a chunk is done
39  * by scanning this map sequentially and serving the first matching
40  * entry.  This is mostly copied from the percpu_modalloc() allocator.
41  * Chunks are also linked into a rb tree to ease address to chunk
42  * mapping during free.
43  *
44  * To use this allocator, arch code should do the followings.
45  *
46  * - define CONFIG_HAVE_DYNAMIC_PER_CPU_AREA
47  *
48  * - define __addr_to_pcpu_ptr() and __pcpu_ptr_to_addr() to translate
49  *   regular address to percpu pointer and back
50  *
51  * - use pcpu_setup_static() during percpu area initialization to
52  *   setup kernel static percpu area
53  */
54
55 #include <linux/bitmap.h>
56 #include <linux/bootmem.h>
57 #include <linux/list.h>
58 #include <linux/mm.h>
59 #include <linux/module.h>
60 #include <linux/mutex.h>
61 #include <linux/percpu.h>
62 #include <linux/pfn.h>
63 #include <linux/rbtree.h>
64 #include <linux/slab.h>
65 #include <linux/vmalloc.h>
66
67 #include <asm/cacheflush.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69
70 #define PCPU_MIN_UNIT_PAGES_SHIFT       4       /* also max alloc size */
71 #define PCPU_SLOT_BASE_SHIFT            5       /* 1-31 shares the same slot */
72 #define PCPU_DFL_MAP_ALLOC              16      /* start a map with 16 ents */
73
74 struct pcpu_chunk {
75         struct list_head        list;           /* linked to pcpu_slot lists */
76         struct rb_node          rb_node;        /* key is chunk->vm->addr */
77         int                     free_size;      /* free bytes in the chunk */
78         int                     contig_hint;    /* max contiguous size hint */
79         struct vm_struct        *vm;            /* mapped vmalloc region */
80         int                     map_used;       /* # of map entries used */
81         int                     map_alloc;      /* # of map entries allocated */
82         int                     *map;           /* allocation map */
83         struct page             *page[];        /* #cpus * UNIT_PAGES */
84 };
85
86 static int pcpu_unit_pages_shift;
87 static int pcpu_unit_pages;
88 static int pcpu_unit_shift;
89 static int pcpu_unit_size;
90 static int pcpu_chunk_size;
91 static int pcpu_nr_slots;
92 static size_t pcpu_chunk_struct_size;
93
94 /* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
95 void *pcpu_base_addr;
96 EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
97
98 /* the size of kernel static area */
99 static int pcpu_static_size;
100
101 /*
102  * One mutex to rule them all.
103  *
104  * The following mutex is grabbed in the outermost public alloc/free
105  * interface functions and released only when the operation is
106  * complete.  As such, every function in this file other than the
107  * outermost functions are called under pcpu_mutex.
108  *
109  * It can easily be switched to use spinlock such that only the area
110  * allocation and page population commit are protected with it doing
111  * actual [de]allocation without holding any lock.  However, given
112  * what this allocator does, I think it's better to let them run
113  * sequentially.
114  */
115 static DEFINE_MUTEX(pcpu_mutex);
116
117 static struct list_head *pcpu_slot;             /* chunk list slots */
118 static struct rb_root pcpu_addr_root = RB_ROOT; /* chunks by address */
119
120 static int pcpu_size_to_slot(int size)
121 {
122         int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
123         return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
124 }
125
126 static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
127 {
128         if (chunk->free_size < sizeof(int) || chunk->contig_hint < sizeof(int))
129                 return 0;
130
131         return pcpu_size_to_slot(chunk->free_size);
132 }
133
134 static int pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
135 {
136         return (cpu << pcpu_unit_pages_shift) + page_idx;
137 }
138
139 static struct page **pcpu_chunk_pagep(struct pcpu_chunk *chunk,
140                                       unsigned int cpu, int page_idx)
141 {
142         return &chunk->page[pcpu_page_idx(cpu, page_idx)];
143 }
144
145 static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
146                                      unsigned int cpu, int page_idx)
147 {
148         return (unsigned long)chunk->vm->addr +
149                 (pcpu_page_idx(cpu, page_idx) << PAGE_SHIFT);
150 }
151
152 static bool pcpu_chunk_page_occupied(struct pcpu_chunk *chunk,
153                                      int page_idx)
154 {
155         return *pcpu_chunk_pagep(chunk, 0, page_idx) != NULL;
156 }
157
158 /**
159  * pcpu_realloc - versatile realloc
160  * @p: the current pointer (can be NULL for new allocations)
161  * @size: the current size in bytes (can be 0 for new allocations)
162  * @new_size: the wanted new size in bytes (can be 0 for free)
163  *
164  * More robust realloc which can be used to allocate, resize or free a
165  * memory area of arbitrary size.  If the needed size goes over
166  * PAGE_SIZE, kernel VM is used.
167  *
168  * RETURNS:
169  * The new pointer on success, NULL on failure.
170  */
171 static void *pcpu_realloc(void *p, size_t size, size_t new_size)
172 {
173         void *new;
174
175         if (new_size <= PAGE_SIZE)
176                 new = kmalloc(new_size, GFP_KERNEL);
177         else
178                 new = vmalloc(new_size);
179         if (new_size && !new)
180                 return NULL;
181
182         memcpy(new, p, min(size, new_size));
183         if (new_size > size)
184                 memset(new + size, 0, new_size - size);
185
186         if (size <= PAGE_SIZE)
187                 kfree(p);
188         else
189                 vfree(p);
190
191         return new;
192 }
193
194 /**
195  * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
196  * @chunk: chunk of interest
197  * @oslot: the previous slot it was on
198  *
199  * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
200  * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
201  * moved to the slot.
202  */
203 static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
204 {
205         int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
206
207         if (oslot != nslot) {
208                 if (oslot < nslot)
209                         list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
210                 else
211                         list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
212         }
213 }
214
215 static struct rb_node **pcpu_chunk_rb_search(void *addr,
216                                              struct rb_node **parentp)
217 {
218         struct rb_node **p = &pcpu_addr_root.rb_node;
219         struct rb_node *parent = NULL;
220         struct pcpu_chunk *chunk;
221
222         while (*p) {
223                 parent = *p;
224                 chunk = rb_entry(parent, struct pcpu_chunk, rb_node);
225
226                 if (addr < chunk->vm->addr)
227                         p = &(*p)->rb_left;
228                 else if (addr > chunk->vm->addr)
229                         p = &(*p)->rb_right;
230                 else
231                         break;
232         }
233
234         if (parentp)
235                 *parentp = parent;
236         return p;
237 }
238
239 /**
240  * pcpu_chunk_addr_search - search for chunk containing specified address
241  * @addr: address to search for
242  *
243  * Look for chunk which might contain @addr.  More specifically, it
244  * searchs for the chunk with the highest start address which isn't
245  * beyond @addr.
246  *
247  * RETURNS:
248  * The address of the found chunk.
249  */
250 static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
251 {
252         struct rb_node *n, *parent;
253         struct pcpu_chunk *chunk;
254
255         n = *pcpu_chunk_rb_search(addr, &parent);
256         if (!n) {
257                 /* no exactly matching chunk, the parent is the closest */
258                 n = parent;
259                 BUG_ON(!n);
260         }
261         chunk = rb_entry(n, struct pcpu_chunk, rb_node);
262
263         if (addr < chunk->vm->addr) {
264                 /* the parent was the next one, look for the previous one */
265                 n = rb_prev(n);
266                 BUG_ON(!n);
267                 chunk = rb_entry(n, struct pcpu_chunk, rb_node);
268         }
269
270         return chunk;
271 }
272
273 /**
274  * pcpu_chunk_addr_insert - insert chunk into address rb tree
275  * @new: chunk to insert
276  *
277  * Insert @new into address rb tree.
278  */
279 static void pcpu_chunk_addr_insert(struct pcpu_chunk *new)
280 {
281         struct rb_node **p, *parent;
282
283         p = pcpu_chunk_rb_search(new->vm->addr, &parent);
284         BUG_ON(*p);
285         rb_link_node(&new->rb_node, parent, p);
286         rb_insert_color(&new->rb_node, &pcpu_addr_root);
287 }
288
289 /**
290  * pcpu_split_block - split a map block
291  * @chunk: chunk of interest
292  * @i: index of map block to split
293  * @head: head size in bytes (can be 0)
294  * @tail: tail size in bytes (can be 0)
295  *
296  * Split the @i'th map block into two or three blocks.  If @head is
297  * non-zero, @head bytes block is inserted before block @i moving it
298  * to @i+1 and reducing its size by @head bytes.
299  *
300  * If @tail is non-zero, the target block, which can be @i or @i+1
301  * depending on @head, is reduced by @tail bytes and @tail byte block
302  * is inserted after the target block.
303  *
304  * RETURNS:
305  * 0 on success, -errno on failure.
306  */
307 static int pcpu_split_block(struct pcpu_chunk *chunk, int i, int head, int tail)
308 {
309         int nr_extra = !!head + !!tail;
310         int target = chunk->map_used + nr_extra;
311
312         /* reallocation required? */
313         if (chunk->map_alloc < target) {
314                 int new_alloc = chunk->map_alloc;
315                 int *new;
316
317                 while (new_alloc < target)
318                         new_alloc *= 2;
319
320                 new = pcpu_realloc(chunk->map,
321                                    chunk->map_alloc * sizeof(new[0]),
322                                    new_alloc * sizeof(new[0]));
323                 if (!new)
324                         return -ENOMEM;
325
326                 chunk->map_alloc = new_alloc;
327                 chunk->map = new;
328         }
329
330         /* insert a new subblock */
331         memmove(&chunk->map[i + nr_extra], &chunk->map[i],
332                 sizeof(chunk->map[0]) * (chunk->map_used - i));
333         chunk->map_used += nr_extra;
334
335         if (head) {
336                 chunk->map[i + 1] = chunk->map[i] - head;
337                 chunk->map[i++] = head;
338         }
339         if (tail) {
340                 chunk->map[i++] -= tail;
341                 chunk->map[i] = tail;
342         }
343         return 0;
344 }
345
346 /**
347  * pcpu_alloc_area - allocate area from a pcpu_chunk
348  * @chunk: chunk of interest
349  * @size: wanted size in bytes
350  * @align: wanted align
351  *
352  * Try to allocate @size bytes area aligned at @align from @chunk.
353  * Note that this function only allocates the offset.  It doesn't
354  * populate or map the area.
355  *
356  * RETURNS:
357  * Allocated offset in @chunk on success, -errno on failure.
358  */
359 static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int size, int align)
360 {
361         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
362         int max_contig = 0;
363         int i, off;
364
365         /*
366          * The static chunk initially doesn't have map attached
367          * because kmalloc wasn't available during init.  Give it one.
368          */
369         if (unlikely(!chunk->map)) {
370                 chunk->map = pcpu_realloc(NULL, 0,
371                                 PCPU_DFL_MAP_ALLOC * sizeof(chunk->map[0]));
372                 if (!chunk->map)
373                         return -ENOMEM;
374
375                 chunk->map_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
376                 chunk->map[chunk->map_used++] = -pcpu_static_size;
377                 if (chunk->free_size)
378                         chunk->map[chunk->map_used++] = chunk->free_size;
379         }
380
381         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++])) {
382                 bool is_last = i + 1 == chunk->map_used;
383                 int head, tail;
384
385                 /* extra for alignment requirement */
386                 head = ALIGN(off, align) - off;
387                 BUG_ON(i == 0 && head != 0);
388
389                 if (chunk->map[i] < 0)
390                         continue;
391                 if (chunk->map[i] < head + size) {
392                         max_contig = max(chunk->map[i], max_contig);
393                         continue;
394                 }
395
396                 /*
397                  * If head is small or the previous block is free,
398                  * merge'em.  Note that 'small' is defined as smaller
399                  * than sizeof(int), which is very small but isn't too
400                  * uncommon for percpu allocations.
401                  */
402                 if (head && (head < sizeof(int) || chunk->map[i - 1] > 0)) {
403                         if (chunk->map[i - 1] > 0)
404                                 chunk->map[i - 1] += head;
405                         else {
406                                 chunk->map[i - 1] -= head;
407                                 chunk->free_size -= head;
408                         }
409                         chunk->map[i] -= head;
410                         off += head;
411                         head = 0;
412                 }
413
414                 /* if tail is small, just keep it around */
415                 tail = chunk->map[i] - head - size;
416                 if (tail < sizeof(int))
417                         tail = 0;
418
419                 /* split if warranted */
420                 if (head || tail) {
421                         if (pcpu_split_block(chunk, i, head, tail))
422                                 return -ENOMEM;
423                         if (head) {
424                                 i++;
425                                 off += head;
426                                 max_contig = max(chunk->map[i - 1], max_contig);
427                         }
428                         if (tail)
429                                 max_contig = max(chunk->map[i + 1], max_contig);
430                 }
431
432                 /* update hint and mark allocated */
433                 if (is_last)
434                         chunk->contig_hint = max_contig; /* fully scanned */
435                 else
436                         chunk->contig_hint = max(chunk->contig_hint,
437                                                  max_contig);
438
439                 chunk->free_size -= chunk->map[i];
440                 chunk->map[i] = -chunk->map[i];
441
442                 pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
443                 return off;
444         }
445
446         chunk->contig_hint = max_contig;        /* fully scanned */
447         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
448
449         /*
450          * Tell the upper layer that this chunk has no area left.
451          * Note that this is not an error condition but a notification
452          * to upper layer that it needs to look at other chunks.
453          * -ENOSPC is chosen as it isn't used in memory subsystem and
454          * matches the meaning in a way.
455          */
456         return -ENOSPC;
457 }
458
459 /**
460  * pcpu_free_area - free area to a pcpu_chunk
461  * @chunk: chunk of interest
462  * @freeme: offset of area to free
463  *
464  * Free area starting from @freeme to @chunk.  Note that this function
465  * only modifies the allocation map.  It doesn't depopulate or unmap
466  * the area.
467  */
468 static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int freeme)
469 {
470         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
471         int i, off;
472
473         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++]))
474                 if (off == freeme)
475                         break;
476         BUG_ON(off != freeme);
477         BUG_ON(chunk->map[i] > 0);
478
479         chunk->map[i] = -chunk->map[i];
480         chunk->free_size += chunk->map[i];
481
482         /* merge with previous? */
483         if (i > 0 && chunk->map[i - 1] >= 0) {
484                 chunk->map[i - 1] += chunk->map[i];
485                 chunk->map_used--;
486                 memmove(&chunk->map[i], &chunk->map[i + 1],
487                         (chunk->map_used - i) * sizeof(chunk->map[0]));
488                 i--;
489         }
490         /* merge with next? */
491         if (i + 1 < chunk->map_used && chunk->map[i + 1] >= 0) {
492                 chunk->map[i] += chunk->map[i + 1];
493                 chunk->map_used--;
494                 memmove(&chunk->map[i + 1], &chunk->map[i + 2],
495                         (chunk->map_used - (i + 1)) * sizeof(chunk->map[0]));
496         }
497
498         chunk->contig_hint = max(chunk->map[i], chunk->contig_hint);
499         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
500 }
501
502 /**
503  * pcpu_unmap - unmap pages out of a pcpu_chunk
504  * @chunk: chunk of interest
505  * @page_start: page index of the first page to unmap
506  * @page_end: page index of the last page to unmap + 1
507  * @flush: whether to flush cache and tlb or not
508  *
509  * For each cpu, unmap pages [@page_start,@page_end) out of @chunk.
510  * If @flush is true, vcache is flushed before unmapping and tlb
511  * after.
512  */
513 static void pcpu_unmap(struct pcpu_chunk *chunk, int page_start, int page_end,
514                        bool flush)
515 {
516         unsigned int last = num_possible_cpus() - 1;
517         unsigned int cpu;
518
519         /*
520          * Each flushing trial can be very expensive, issue flush on
521          * the whole region at once rather than doing it for each cpu.
522          * This could be an overkill but is more scalable.
523          */
524         if (flush)
525                 flush_cache_vunmap(pcpu_chunk_addr(chunk, 0, page_start),
526                                    pcpu_chunk_addr(chunk, last, page_end));
527
528         for_each_possible_cpu(cpu)
529                 unmap_kernel_range_noflush(
530                                 pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, page_start),
531                                 (page_end - page_start) << PAGE_SHIFT);
532
533         /* ditto as flush_cache_vunmap() */
534         if (flush)
535                 flush_tlb_kernel_range(pcpu_chunk_addr(chunk, 0, page_start),
536                                        pcpu_chunk_addr(chunk, last, page_end));
537 }
538
539 /**
540  * pcpu_depopulate_chunk - depopulate and unmap an area of a pcpu_chunk
541  * @chunk: chunk to depopulate
542  * @off: offset to the area to depopulate
543  * @size: size of the area to depopulate in bytes
544  * @flush: whether to flush cache and tlb or not
545  *
546  * For each cpu, depopulate and unmap pages [@page_start,@page_end)
547  * from @chunk.  If @flush is true, vcache is flushed before unmapping
548  * and tlb after.
549  */
550 static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size,
551                                   bool flush)
552 {
553         int page_start = PFN_DOWN(off);
554         int page_end = PFN_UP(off + size);
555         int unmap_start = -1;
556         int uninitialized_var(unmap_end);
557         unsigned int cpu;
558         int i;
559
560         for (i = page_start; i < page_end; i++) {
561                 for_each_possible_cpu(cpu) {
562                         struct page **pagep = pcpu_chunk_pagep(chunk, cpu, i);
563
564                         if (!*pagep)
565                                 continue;
566
567                         __free_page(*pagep);
568
569                         /*
570                          * If it's partial depopulation, it might get
571                          * populated or depopulated again.  Mark the
572                          * page gone.
573                          */
574                         *pagep = NULL;
575
576                         unmap_start = unmap_start < 0 ? i : unmap_start;
577                         unmap_end = i + 1;
578                 }
579         }
580
581         if (unmap_start >= 0)
582                 pcpu_unmap(chunk, unmap_start, unmap_end, flush);
583 }
584
585 /**
586  * pcpu_map - map pages into a pcpu_chunk
587  * @chunk: chunk of interest
588  * @page_start: page index of the first page to map
589  * @page_end: page index of the last page to map + 1
590  *
591  * For each cpu, map pages [@page_start,@page_end) into @chunk.
592  * vcache is flushed afterwards.
593  */
594 static int pcpu_map(struct pcpu_chunk *chunk, int page_start, int page_end)
595 {
596         unsigned int last = num_possible_cpus() - 1;
597         unsigned int cpu;
598         int err;
599
600         for_each_possible_cpu(cpu) {
601                 err = map_kernel_range_noflush(
602                                 pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, page_start),
603                                 (page_end - page_start) << PAGE_SHIFT,
604                                 PAGE_KERNEL,
605                                 pcpu_chunk_pagep(chunk, cpu, page_start));
606                 if (err < 0)
607                         return err;
608         }
609
610         /* flush at once, please read comments in pcpu_unmap() */
611         flush_cache_vmap(pcpu_chunk_addr(chunk, 0, page_start),
612                          pcpu_chunk_addr(chunk, last, page_end));
613         return 0;
614 }
615
616 /**
617  * pcpu_populate_chunk - populate and map an area of a pcpu_chunk
618  * @chunk: chunk of interest
619  * @off: offset to the area to populate
620  * @size: size of the area to populate in bytes
621  *
622  * For each cpu, populate and map pages [@page_start,@page_end) into
623  * @chunk.  The area is cleared on return.
624  */
625 static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size)
626 {
627         const gfp_t alloc_mask = GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_COLD;
628         int page_start = PFN_DOWN(off);
629         int page_end = PFN_UP(off + size);
630         int map_start = -1;
631         int map_end;
632         unsigned int cpu;
633         int i;
634
635         for (i = page_start; i < page_end; i++) {
636                 if (pcpu_chunk_page_occupied(chunk, i)) {
637                         if (map_start >= 0) {
638                                 if (pcpu_map(chunk, map_start, map_end))
639                                         goto err;
640                                 map_start = -1;
641                         }
642                         continue;
643                 }
644
645                 map_start = map_start < 0 ? i : map_start;
646                 map_end = i + 1;
647
648                 for_each_possible_cpu(cpu) {
649                         struct page **pagep = pcpu_chunk_pagep(chunk, cpu, i);
650
651                         *pagep = alloc_pages_node(cpu_to_node(cpu),
652                                                   alloc_mask, 0);
653                         if (!*pagep)
654                                 goto err;
655                 }
656         }
657
658         if (map_start >= 0 && pcpu_map(chunk, map_start, map_end))
659                 goto err;
660
661         for_each_possible_cpu(cpu)
662                 memset(chunk->vm->addr + (cpu << pcpu_unit_shift) + off, 0,
663                        size);
664
665         return 0;
666 err:
667         /* likely under heavy memory pressure, give memory back */
668         pcpu_depopulate_chunk(chunk, off, size, true);
669         return -ENOMEM;
670 }
671
672 static void free_pcpu_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
673 {
674         if (!chunk)
675                 return;
676         if (chunk->vm)
677                 free_vm_area(chunk->vm);
678         pcpu_realloc(chunk->map, chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]), 0);
679         kfree(chunk);
680 }
681
682 static struct pcpu_chunk *alloc_pcpu_chunk(void)
683 {
684         struct pcpu_chunk *chunk;
685
686         chunk = kzalloc(pcpu_chunk_struct_size, GFP_KERNEL);
687         if (!chunk)
688                 return NULL;
689
690         chunk->map = pcpu_realloc(NULL, 0,
691                                   PCPU_DFL_MAP_ALLOC * sizeof(chunk->map[0]));
692         chunk->map_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
693         chunk->map[chunk->map_used++] = pcpu_unit_size;
694
695         chunk->vm = get_vm_area(pcpu_chunk_size, GFP_KERNEL);
696         if (!chunk->vm) {
697                 free_pcpu_chunk(chunk);
698                 return NULL;
699         }
700
701         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
702         chunk->free_size = pcpu_unit_size;
703         chunk->contig_hint = pcpu_unit_size;
704
705         return chunk;
706 }
707
708 /**
709  * __alloc_percpu - allocate percpu area
710  * @size: size of area to allocate in bytes
711  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
712  *
713  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.  Might
714  * sleep.  Might trigger writeouts.
715  *
716  * RETURNS:
717  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
718  */
719 void *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
720 {
721         void *ptr = NULL;
722         struct pcpu_chunk *chunk;
723         int slot, off;
724
725         if (unlikely(!size || size > PAGE_SIZE << PCPU_MIN_UNIT_PAGES_SHIFT ||
726                      align > PAGE_SIZE)) {
727                 WARN(true, "illegal size (%zu) or align (%zu) for "
728                      "percpu allocation\n", size, align);
729                 return NULL;
730         }
731
732         mutex_lock(&pcpu_mutex);
733
734         /* allocate area */
735         for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
736                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
737                         if (size > chunk->contig_hint)
738                                 continue;
739                         off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
740                         if (off >= 0)
741                                 goto area_found;
742                         if (off != -ENOSPC)
743                                 goto out_unlock;
744                 }
745         }
746
747         /* hmmm... no space left, create a new chunk */
748         chunk = alloc_pcpu_chunk();
749         if (!chunk)
750                 goto out_unlock;
751         pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
752         pcpu_chunk_addr_insert(chunk);
753
754         off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
755         if (off < 0)
756                 goto out_unlock;
757
758 area_found:
759         /* populate, map and clear the area */
760         if (pcpu_populate_chunk(chunk, off, size)) {
761                 pcpu_free_area(chunk, off);
762                 goto out_unlock;
763         }
764
765         ptr = __addr_to_pcpu_ptr(chunk->vm->addr + off);
766 out_unlock:
767         mutex_unlock(&pcpu_mutex);
768         return ptr;
769 }
770 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
771
772 static void pcpu_kill_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
773 {
774         pcpu_depopulate_chunk(chunk, 0, pcpu_unit_size, false);
775         list_del(&chunk->list);
776         rb_erase(&chunk->rb_node, &pcpu_addr_root);
777         free_pcpu_chunk(chunk);
778 }
779
780 /**
781  * free_percpu - free percpu area
782  * @ptr: pointer to area to free
783  *
784  * Free percpu area @ptr.  Might sleep.
785  */
786 void free_percpu(void *ptr)
787 {
788         void *addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
789         struct pcpu_chunk *chunk;
790         int off;
791
792         if (!ptr)
793                 return;
794
795         mutex_lock(&pcpu_mutex);
796
797         chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
798         off = addr - chunk->vm->addr;
799
800         pcpu_free_area(chunk, off);
801
802         /* the chunk became fully free, kill one if there are other free ones */
803         if (chunk->free_size == pcpu_unit_size) {
804                 struct pcpu_chunk *pos;
805
806                 list_for_each_entry(pos,
807                                     &pcpu_slot[pcpu_chunk_slot(chunk)], list)
808                         if (pos != chunk) {
809                                 pcpu_kill_chunk(pos);
810                                 break;
811                         }
812         }
813
814         mutex_unlock(&pcpu_mutex);
815 }
816 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
817
818 /**
819  * pcpu_setup_static - initialize kernel static percpu area
820  * @populate_pte_fn: callback to allocate pagetable
821  * @pages: num_possible_cpus() * PFN_UP(cpu_size) pages
822  * @cpu_size: the size of static percpu area in bytes
823  *
824  * Initialize kernel static percpu area.  The caller should allocate
825  * all the necessary pages and pass them in @pages.
826  * @populate_pte_fn() is called on each page to be used for percpu
827  * mapping and is responsible for making sure all the necessary page
828  * tables for the page is allocated.
829  *
830  * RETURNS:
831  * The determined pcpu_unit_size which can be used to initialize
832  * percpu access.
833  */
834 size_t __init pcpu_setup_static(pcpu_populate_pte_fn_t populate_pte_fn,
835                                 struct page **pages, size_t cpu_size)
836 {
837         static struct vm_struct static_vm;
838         struct pcpu_chunk *static_chunk;
839         int nr_cpu_pages = DIV_ROUND_UP(cpu_size, PAGE_SIZE);
840         unsigned int cpu;
841         int err, i;
842
843         pcpu_unit_pages_shift = max_t(int, PCPU_MIN_UNIT_PAGES_SHIFT,
844                                       order_base_2(cpu_size) - PAGE_SHIFT);
845
846         pcpu_static_size = cpu_size;
847         pcpu_unit_pages = 1 << pcpu_unit_pages_shift;
848         pcpu_unit_shift = PAGE_SHIFT + pcpu_unit_pages_shift;
849         pcpu_unit_size = 1 << pcpu_unit_shift;
850         pcpu_chunk_size = num_possible_cpus() * pcpu_unit_size;
851         pcpu_nr_slots = pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 1;
852         pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk)
853                 + num_possible_cpus() * pcpu_unit_pages * sizeof(struct page *);
854
855         /* allocate chunk slots */
856         pcpu_slot = alloc_bootmem(pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]));
857         for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
858                 INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
859
860         /* init and register vm area */
861         static_vm.flags = VM_ALLOC;
862         static_vm.size = pcpu_chunk_size;
863         vm_area_register_early(&static_vm);
864
865         /* init static_chunk */
866         static_chunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
867         INIT_LIST_HEAD(&static_chunk->list);
868         static_chunk->vm = &static_vm;
869         static_chunk->free_size = pcpu_unit_size - pcpu_static_size;
870         static_chunk->contig_hint = static_chunk->free_size;
871
872         /* assign pages and map them */
873         for_each_possible_cpu(cpu) {
874                 for (i = 0; i < nr_cpu_pages; i++) {
875                         *pcpu_chunk_pagep(static_chunk, cpu, i) = *pages++;
876                         populate_pte_fn(pcpu_chunk_addr(static_chunk, cpu, i));
877                 }
878         }
879
880         err = pcpu_map(static_chunk, 0, nr_cpu_pages);
881         if (err)
882                 panic("failed to setup static percpu area, err=%d\n", err);
883
884         /* link static_chunk in */
885         pcpu_chunk_relocate(static_chunk, -1);
886         pcpu_chunk_addr_insert(static_chunk);
887
888         /* we're done */
889         pcpu_base_addr = (void *)pcpu_chunk_addr(static_chunk, 0, 0);
890         return pcpu_unit_size;
891 }