← Back to branch summary

~ubuntu-branches/ubuntu/precise/linux-lowlatency/precise

« back to all changes in this revision

Viewing changes to mm/percpu.c

  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Alessio Igor Bogani
  • Date: 2011-10-26 11:13:05 UTC
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20111026111305-tz023xykf0i6eosh
Tags: upstream-3.2.0
Import upstream version 3.2.0

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
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
 
 
71
#include <asm/cacheflush.h>
 
72
#include <asm/sections.h>
 
73
#include <asm/tlbflush.h>
 
74
#include <asm/io.h>
 
75
 
 
76
#define PCPU_SLOT_BASE_SHIFT            5       /* 1-31 shares the same slot */
 
77
#define PCPU_DFL_MAP_ALLOC              16      /* start a map with 16 ents */
 
78
 
 
79
#ifdef CONFIG_SMP
 
80
/* default addr <-> pcpu_ptr mapping, override in asm/percpu.h if necessary */
 
81
#ifndef __addr_to_pcpu_ptr
 
82
#define __addr_to_pcpu_ptr(addr)                                        \
 
83
        (void __percpu *)((unsigned long)(addr) -                       \
 
84
                          (unsigned long)pcpu_base_addr +               \
 
85
                          (unsigned long)__per_cpu_start)
 
86
#endif
 
87
#ifndef __pcpu_ptr_to_addr
 
88
#define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)                                         \
 
89
        (void __force *)((unsigned long)(ptr) +                         \
 
90
                         (unsigned long)pcpu_base_addr -                \
 
91
                         (unsigned long)__per_cpu_start)
 
92
#endif
 
93
#else   /* CONFIG_SMP */
 
94
/* on UP, it's always identity mapped */
 
95
#define __addr_to_pcpu_ptr(addr)        (void __percpu *)(addr)
 
96
#define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)         (void __force *)(ptr)
 
97
#endif  /* CONFIG_SMP */
 
98
 
 
99
struct pcpu_chunk {
 
100
        struct list_head        list;           /* linked to pcpu_slot lists */
 
101
        int                     free_size;      /* free bytes in the chunk */
 
102
        int                     contig_hint;    /* max contiguous size hint */
 
103
        void                    *base_addr;     /* base address of this chunk */
 
104
        int                     map_used;       /* # of map entries used */
 
105
        int                     map_alloc;      /* # of map entries allocated */
 
106
        int                     *map;           /* allocation map */
 
107
        void                    *data;          /* chunk data */
 
108
        bool                    immutable;      /* no [de]population allowed */
 
109
        unsigned long           populated[];    /* populated bitmap */
 
110
};
 
111
 
 
112
static int pcpu_unit_pages __read_mostly;
 
113
static int pcpu_unit_size __read_mostly;
 
114
static int pcpu_nr_units __read_mostly;
 
115
static int pcpu_atom_size __read_mostly;
 
116
static int pcpu_nr_slots __read_mostly;
 
117
static size_t pcpu_chunk_struct_size __read_mostly;
 
118
 
 
119
/* cpus with the lowest and highest unit addresses */
 
120
static unsigned int pcpu_low_unit_cpu __read_mostly;
 
121
static unsigned int pcpu_high_unit_cpu __read_mostly;
 
122
 
 
123
/* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
 
124
void *pcpu_base_addr __read_mostly;
 
125
EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
 
126
 
 
127
static const int *pcpu_unit_map __read_mostly;          /* cpu -> unit */
 
128
const unsigned long *pcpu_unit_offsets __read_mostly;   /* cpu -> unit offset */
 
129
 
 
130
/* group information, used for vm allocation */
 
131
static int pcpu_nr_groups __read_mostly;
 
132
static const unsigned long *pcpu_group_offsets __read_mostly;
 
133
static const size_t *pcpu_group_sizes __read_mostly;
 
134
 
 
135
/*
 
136
 * The first chunk which always exists.  Note that unlike other
 
137
 * chunks, this one can be allocated and mapped in several different
 
138
 * ways and thus often doesn't live in the vmalloc area.
 
139
 */
 
140
static struct pcpu_chunk *pcpu_first_chunk;
 
141
 
 
142
/*
 
143
 * Optional reserved chunk.  This chunk reserves part of the first
 
144
 * chunk and serves it for reserved allocations.  The amount of
 
145
 * reserved offset is in pcpu_reserved_chunk_limit.  When reserved
 
146
 * area doesn't exist, the following variables contain NULL and 0
 
147
 * respectively.
 
148
 */
 
149
static struct pcpu_chunk *pcpu_reserved_chunk;
 
150
static int pcpu_reserved_chunk_limit;
 
151
 
 
152
/*
 
153
 * Synchronization rules.
 
154
 *
 
155
 * There are two locks - pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock.  The former
 
156
 * protects allocation/reclaim paths, chunks, populated bitmap and
 
157
 * vmalloc mapping.  The latter is a spinlock and protects the index
 
158
 * data structures - chunk slots, chunks and area maps in chunks.
 
159
 *
 
160
 * During allocation, pcpu_alloc_mutex is kept locked all the time and
 
161
 * pcpu_lock is grabbed and released as necessary.  All actual memory
 
162
 * allocations are done using GFP_KERNEL with pcpu_lock released.  In
 
163
 * general, percpu memory can't be allocated with irq off but
 
164
 * irqsave/restore are still used in alloc path so that it can be used
 
165
 * from early init path - sched_init() specifically.
 
166
 *
 
167
 * Free path accesses and alters only the index data structures, so it
 
168
 * can be safely called from atomic context.  When memory needs to be
 
169
 * returned to the system, free path schedules reclaim_work which
 
170
 * grabs both pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock, unlinks chunks to be
 
171
 * reclaimed, release both locks and frees the chunks.  Note that it's
 
172
 * necessary to grab both locks to remove a chunk from circulation as
 
173
 * allocation path might be referencing the chunk with only
 
174
 * pcpu_alloc_mutex locked.
 
175
 */
 
176
static DEFINE_MUTEX(pcpu_alloc_mutex);  /* protects whole alloc and reclaim */
 
177
static DEFINE_SPINLOCK(pcpu_lock);      /* protects index data structures */
 
178
 
 
179
static struct list_head *pcpu_slot __read_mostly; /* chunk list slots */
 
180
 
 
181
/* reclaim work to release fully free chunks, scheduled from free path */
 
182
static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work);
 
183
static DECLARE_WORK(pcpu_reclaim_work, pcpu_reclaim);
 
184
 
 
185
static bool pcpu_addr_in_first_chunk(void *addr)
 
186
{
 
187
        void *first_start = pcpu_first_chunk->base_addr;
 
188
 
 
189
        return addr >= first_start && addr < first_start + pcpu_unit_size;
 
190
}
 
191
 
 
192
static bool pcpu_addr_in_reserved_chunk(void *addr)
 
193
{
 
194
        void *first_start = pcpu_first_chunk->base_addr;
 
195
 
 
196
        return addr >= first_start &&
 
197
                addr < first_start + pcpu_reserved_chunk_limit;
 
198
}
 
199
 
 
200
static int __pcpu_size_to_slot(int size)
 
201
{
 
202
        int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
 
203
        return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
 
204
}
 
205
 
 
206
static int pcpu_size_to_slot(int size)
 
207
{
 
208
        if (size == pcpu_unit_size)
 
209
                return pcpu_nr_slots - 1;
 
210
        return __pcpu_size_to_slot(size);
 
211
}
 
212
 
 
213
static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
 
214
{
 
215
        if (chunk->free_size < sizeof(int) || chunk->contig_hint < sizeof(int))
 
216
                return 0;
 
217
 
 
218
        return pcpu_size_to_slot(chunk->free_size);
 
219
}
 
220
 
 
221
/* set the pointer to a chunk in a page struct */
 
222
static void pcpu_set_page_chunk(struct page *page, struct pcpu_chunk *pcpu)
 
223
{
 
224
        page->index = (unsigned long)pcpu;
 
225
}
 
226
 
 
227
/* obtain pointer to a chunk from a page struct */
 
228
static struct pcpu_chunk *pcpu_get_page_chunk(struct page *page)
 
229
{
 
230
        return (struct pcpu_chunk *)page->index;
 
231
}
 
232
 
 
233
static int __maybe_unused pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
 
234
{
 
235
        return pcpu_unit_map[cpu] * pcpu_unit_pages + page_idx;
 
236
}
 
237
 
 
238
static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
 
239
                                     unsigned int cpu, int page_idx)
 
240
{
 
241
        return (unsigned long)chunk->base_addr + pcpu_unit_offsets[cpu] +
 
242
                (page_idx << PAGE_SHIFT);
 
243
}
 
244
 
 
245
static void __maybe_unused pcpu_next_unpop(struct pcpu_chunk *chunk,
 
246
                                           int *rs, int *re, int end)
 
247
{
 
248
        *rs = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs);
 
249
        *re = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
 
250
}
 
251
 
 
252
static void __maybe_unused pcpu_next_pop(struct pcpu_chunk *chunk,
 
253
                                         int *rs, int *re, int end)
 
254
{
 
255
        *rs = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs);
 
256
        *re = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
 
257
}
 
258
 
 
259
/*
 
260
 * (Un)populated page region iterators.  Iterate over (un)populated
 
261
 * page regions between @start and @end in @chunk.  @rs and @re should
 
262
 * be integer variables and will be set to start and end page index of
 
263
 * the current region.
 
264
 */
 
265
#define pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, start, end)               \
 
266
        for ((rs) = (start), pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)); \
 
267
             (rs) < (re);                                                   \
 
268
             (rs) = (re) + 1, pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
 
269
 
 
270
#define pcpu_for_each_pop_region(chunk, rs, re, start, end)                 \
 
271
        for ((rs) = (start), pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end));   \
 
272
             (rs) < (re);                                                   \
 
273
             (rs) = (re) + 1, pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
 
274
 
 
275
/**
 
276
 * pcpu_mem_zalloc - allocate memory
 
277
 * @size: bytes to allocate
 
278
 *
 
279
 * Allocate @size bytes.  If @size is smaller than PAGE_SIZE,
 
280
 * kzalloc() is used; otherwise, vzalloc() is used.  The returned
 
281
 * memory is always zeroed.
 
282
 *
 
283
 * CONTEXT:
 
284
 * Does GFP_KERNEL allocation.
 
285
 *
 
286
 * RETURNS:
 
287
 * Pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
 
288
 */
 
289
static void *pcpu_mem_zalloc(size_t size)
 
290
{
 
291
        if (WARN_ON_ONCE(!slab_is_available()))
 
292
                return NULL;
 
293
 
 
294
        if (size <= PAGE_SIZE)
 
295
                return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
 
296
        else
 
297
                return vzalloc(size);
 
298
}
 
299
 
 
300
/**
 
301
 * pcpu_mem_free - free memory
 
302
 * @ptr: memory to free
 
303
 * @size: size of the area
 
304
 *
 
305
 * Free @ptr.  @ptr should have been allocated using pcpu_mem_zalloc().
 
306
 */
 
307
static void pcpu_mem_free(void *ptr, size_t size)
 
308
{
 
309
        if (size <= PAGE_SIZE)
 
310
                kfree(ptr);
 
311
        else
 
312
                vfree(ptr);
 
313
}
 
314
 
 
315
/**
 
316
 * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
 
317
 * @chunk: chunk of interest
 
318
 * @oslot: the previous slot it was on
 
319
 *
 
320
 * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
 
321
 * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
 
322
 * moved to the slot.  Note that the reserved chunk is never put on
 
323
 * chunk slots.
 
324
 *
 
325
 * CONTEXT:
 
326
 * pcpu_lock.
 
327
 */
 
328
static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
 
329
{
 
330
        int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
 
331
 
 
332
        if (chunk != pcpu_reserved_chunk && oslot != nslot) {
 
333
                if (oslot < nslot)
 
334
                        list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
 
335
                else
 
336
                        list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
 
337
        }
 
338
}
 
339
 
 
340
/**
 
341
 * pcpu_need_to_extend - determine whether chunk area map needs to be extended
 
342
 * @chunk: chunk of interest
 
343
 *
 
344
 * Determine whether area map of @chunk needs to be extended to
 
345
 * accommodate a new allocation.
 
346
 *
 
347
 * CONTEXT:
 
348
 * pcpu_lock.
 
349
 *
 
350
 * RETURNS:
 
351
 * New target map allocation length if extension is necessary, 0
 
352
 * otherwise.
 
353
 */
 
354
static int pcpu_need_to_extend(struct pcpu_chunk *chunk)
 
355
{
 
356
        int new_alloc;
 
357
 
 
358
        if (chunk->map_alloc >= chunk->map_used + 2)
 
359
                return 0;
 
360
 
 
361
        new_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
 
362
        while (new_alloc < chunk->map_used + 2)
 
363
                new_alloc *= 2;
 
364
 
 
365
        return new_alloc;
 
366
}
 
367
 
 
368
/**
 
369
 * pcpu_extend_area_map - extend area map of a chunk
 
370
 * @chunk: chunk of interest
 
371
 * @new_alloc: new target allocation length of the area map
 
372
 *
 
373
 * Extend area map of @chunk to have @new_alloc entries.
 
374
 *
 
375
 * CONTEXT:
 
376
 * Does GFP_KERNEL allocation.  Grabs and releases pcpu_lock.
 
377
 *
 
378
 * RETURNS:
 
379
 * 0 on success, -errno on failure.
 
380
 */
 
381
static int pcpu_extend_area_map(struct pcpu_chunk *chunk, int new_alloc)
 
382
{
 
383
        int *old = NULL, *new = NULL;
 
384
        size_t old_size = 0, new_size = new_alloc * sizeof(new[0]);
 
385
        unsigned long flags;
 
386
 
 
387
        new = pcpu_mem_zalloc(new_size);
 
388
        if (!new)
 
389
                return -ENOMEM;
 
390
 
 
391
        /* acquire pcpu_lock and switch to new area map */
 
392
        spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
 
393
 
 
394
        if (new_alloc <= chunk->map_alloc)
 
395
                goto out_unlock;
 
396
 
 
397
        old_size = chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]);
 
398
        old = chunk->map;
 
399
 
 
400
        memcpy(new, old, old_size);
 
401
 
 
402
        chunk->map_alloc = new_alloc;
 
403
        chunk->map = new;
 
404
        new = NULL;
 
405
 
 
406
out_unlock:
 
407
        spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
 
408
 
 
409
        /*
 
410
         * pcpu_mem_free() might end up calling vfree() which uses
 
411
         * IRQ-unsafe lock and thus can't be called under pcpu_lock.
 
412
         */
 
413
        pcpu_mem_free(old, old_size);
 
414
        pcpu_mem_free(new, new_size);
 
415
 
 
416
        return 0;
 
417
}
 
418
 
 
419
/**
 
420
 * pcpu_split_block - split a map block
 
421
 * @chunk: chunk of interest
 
422
 * @i: index of map block to split
 
423
 * @head: head size in bytes (can be 0)
 
424
 * @tail: tail size in bytes (can be 0)
 
425
 *
 
426
 * Split the @i'th map block into two or three blocks.  If @head is
 
427
 * non-zero, @head bytes block is inserted before block @i moving it
 
428
 * to @i+1 and reducing its size by @head bytes.
 
429
 *
 
430
 * If @tail is non-zero, the target block, which can be @i or @i+1
 
431
 * depending on @head, is reduced by @tail bytes and @tail byte block
 
432
 * is inserted after the target block.
 
433
 *
 
434
 * @chunk->map must have enough free slots to accommodate the split.
 
435
 *
 
436
 * CONTEXT:
 
437
 * pcpu_lock.
 
438
 */
 
439
static void pcpu_split_block(struct pcpu_chunk *chunk, int i,
 
440
                             int head, int tail)
 
441
{
 
442
        int nr_extra = !!head + !!tail;
 
443
 
 
444
        BUG_ON(chunk->map_alloc < chunk->map_used + nr_extra);
 
445
 
 
446
        /* insert new subblocks */
 
447
        memmove(&chunk->map[i + nr_extra], &chunk->map[i],
 
448
                sizeof(chunk->map[0]) * (chunk->map_used - i));
 
449
        chunk->map_used += nr_extra;
 
450
 
 
451
        if (head) {
 
452
                chunk->map[i + 1] = chunk->map[i] - head;
 
453
                chunk->map[i++] = head;
 
454
        }
 
455
        if (tail) {
 
456
                chunk->map[i++] -= tail;
 
457
                chunk->map[i] = tail;
 
458
        }
 
459
}
 
460
 
 
461
/**
 
462
 * pcpu_alloc_area - allocate area from a pcpu_chunk
 
463
 * @chunk: chunk of interest
 
464
 * @size: wanted size in bytes
 
465
 * @align: wanted align
 
466
 *
 
467
 * Try to allocate @size bytes area aligned at @align from @chunk.
 
468
 * Note that this function only allocates the offset.  It doesn't
 
469
 * populate or map the area.
 
470
 *
 
471
 * @chunk->map must have at least two free slots.
 
472
 *
 
473
 * CONTEXT:
 
474
 * pcpu_lock.
 
475
 *
 
476
 * RETURNS:
 
477
 * Allocated offset in @chunk on success, -1 if no matching area is
 
478
 * found.
 
479
 */
 
480
static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int size, int align)
 
481
{
 
482
        int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
 
483
        int max_contig = 0;
 
484
        int i, off;
 
485
 
 
486
        for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++])) {
 
487
                bool is_last = i + 1 == chunk->map_used;
 
488
                int head, tail;
 
489
 
 
490
                /* extra for alignment requirement */
 
491
                head = ALIGN(off, align) - off;
 
492
                BUG_ON(i == 0 && head != 0);
 
493
 
 
494
                if (chunk->map[i] < 0)
 
495
                        continue;
 
496
                if (chunk->map[i] < head + size) {
 
497
                        max_contig = max(chunk->map[i], max_contig);
 
498
                        continue;
 
499
                }
 
500
 
 
501
                /*
 
502
                 * If head is small or the previous block is free,
 
503
                 * merge'em.  Note that 'small' is defined as smaller
 
504
                 * than sizeof(int), which is very small but isn't too
 
505
                 * uncommon for percpu allocations.
 
506
                 */
 
507
                if (head && (head < sizeof(int) || chunk->map[i - 1] > 0)) {
 
508
                        if (chunk->map[i - 1] > 0)
 
509
                                chunk->map[i - 1] += head;
 
510
                        else {
 
511
                                chunk->map[i - 1] -= head;
 
512
                                chunk->free_size -= head;
 
513
                        }
 
514
                        chunk->map[i] -= head;
 
515
                        off += head;
 
516
                        head = 0;
 
517
                }
 
518
 
 
519
                /* if tail is small, just keep it around */
 
520
                tail = chunk->map[i] - head - size;
 
521
                if (tail < sizeof(int))
 
522
                        tail = 0;
 
523
 
 
524
                /* split if warranted */
 
525
                if (head || tail) {
 
526
                        pcpu_split_block(chunk, i, head, tail);
 
527
                        if (head) {
 
528
                                i++;
 
529
                                off += head;
 
530
                                max_contig = max(chunk->map[i - 1], max_contig);
 
531
                        }
 
532
                        if (tail)
 
533
                                max_contig = max(chunk->map[i + 1], max_contig);
 
534
                }
 
535
 
 
536
                /* update hint and mark allocated */
 
537
                if (is_last)
 
538
                        chunk->contig_hint = max_contig; /* fully scanned */
 
539
                else
 
540
                        chunk->contig_hint = max(chunk->contig_hint,
 
541
                                                 max_contig);
 
542
 
 
543
                chunk->free_size -= chunk->map[i];
 
544
                chunk->map[i] = -chunk->map[i];
 
545
 
 
546
                pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
 
547
                return off;
 
548
        }
 
549
 
 
550
        chunk->contig_hint = max_contig;        /* fully scanned */
 
551
        pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
 
552
 
 
553
        /* tell the upper layer that this chunk has no matching area */
 
554
        return -1;
 
555
}
 
556
 
 
557
/**
 
558
 * pcpu_free_area - free area to a pcpu_chunk
 
559
 * @chunk: chunk of interest
 
560
 * @freeme: offset of area to free
 
561
 *
 
562
 * Free area starting from @freeme to @chunk.  Note that this function
 
563
 * only modifies the allocation map.  It doesn't depopulate or unmap
 
564
 * the area.
 
565
 *
 
566
 * CONTEXT:
 
567
 * pcpu_lock.
 
568
 */
 
569
static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int freeme)
 
570
{
 
571
        int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
 
572
        int i, off;
 
573
 
 
574
        for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++]))
 
575
                if (off == freeme)
 
576
                        break;
 
577
        BUG_ON(off != freeme);
 
578
        BUG_ON(chunk->map[i] > 0);
 
579
 
 
580
        chunk->map[i] = -chunk->map[i];
 
581
        chunk->free_size += chunk->map[i];
 
582
 
 
583
        /* merge with previous? */
 
584
        if (i > 0 && chunk->map[i - 1] >= 0) {
 
585
                chunk->map[i - 1] += chunk->map[i];
 
586
                chunk->map_used--;
 
587
                memmove(&chunk->map[i], &chunk->map[i + 1],
 
588
                        (chunk->map_used - i) * sizeof(chunk->map[0]));
 
589
                i--;
 
590
        }
 
591
        /* merge with next? */
 
592
        if (i + 1 < chunk->map_used && chunk->map[i + 1] >= 0) {
 
593
                chunk->map[i] += chunk->map[i + 1];
 
594
                chunk->map_used--;
 
595
                memmove(&chunk->map[i + 1], &chunk->map[i + 2],
 
596
                        (chunk->map_used - (i + 1)) * sizeof(chunk->map[0]));
 
597
        }
 
598
 
 
599
        chunk->contig_hint = max(chunk->map[i], chunk->contig_hint);
 
600
        pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
 
601
}
 
602
 
 
603
static struct pcpu_chunk *pcpu_alloc_chunk(void)
 
604
{
 
605
        struct pcpu_chunk *chunk;
 
606
 
 
607
        chunk = pcpu_mem_zalloc(pcpu_chunk_struct_size);
 
608
        if (!chunk)
 
609
                return NULL;
 
610
 
 
611
        chunk->map = pcpu_mem_zalloc(PCPU_DFL_MAP_ALLOC *
 
612
                                                sizeof(chunk->map[0]));
 
613
        if (!chunk->map) {
 
614
                kfree(chunk);
 
615
                return NULL;
 
616
        }
 
617
 
 
618
        chunk->map_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
 
619
        chunk->map[chunk->map_used++] = pcpu_unit_size;
 
620
 
 
621
        INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
 
622
        chunk->free_size = pcpu_unit_size;
 
623
        chunk->contig_hint = pcpu_unit_size;
 
624
 
 
625
        return chunk;
 
626
}
 
627
 
 
628
static void pcpu_free_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
 
629
{
 
630
        if (!chunk)
 
631
                return;
 
632
        pcpu_mem_free(chunk->map, chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]));
 
633
        kfree(chunk);
 
634
}
 
635
 
 
636
/*
 
637
 * Chunk management implementation.
 
638
 *
 
639
 * To allow different implementations, chunk alloc/free and
 
640
 * [de]population are implemented in a separate file which is pulled
 
641
 * into this file and compiled together.  The following functions
 
642
 * should be implemented.
 
643
 *
 
644
 * pcpu_populate_chunk          - populate the specified range of a chunk
 
645
 * pcpu_depopulate_chunk        - depopulate the specified range of a chunk
 
646
 * pcpu_create_chunk            - create a new chunk
 
647
 * pcpu_destroy_chunk           - destroy a chunk, always preceded by full depop
 
648
 * pcpu_addr_to_page            - translate address to physical address
 
649
 * pcpu_verify_alloc_info       - check alloc_info is acceptable during init
 
650
 */
 
651
static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
 
652
static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
 
653
static struct pcpu_chunk *pcpu_create_chunk(void);
 
654
static void pcpu_destroy_chunk(struct pcpu_chunk *chunk);
 
655
static struct page *pcpu_addr_to_page(void *addr);
 
656
static int __init pcpu_verify_alloc_info(const struct pcpu_alloc_info *ai);
 
657
 
 
658
#ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_KM
 
659
#include "percpu-km.c"
 
660
#else
 
661
#include "percpu-vm.c"
 
662
#endif
 
663
 
 
664
/**
 
665
 * pcpu_chunk_addr_search - determine chunk containing specified address
 
666
 * @addr: address for which the chunk needs to be determined.
 
667
 *
 
668
 * RETURNS:
 
669
 * The address of the found chunk.
 
670
 */
 
671
static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
 
672
{
 
673
        /* is it in the first chunk? */
 
674
        if (pcpu_addr_in_first_chunk(addr)) {
 
675
                /* is it in the reserved area? */
 
676
                if (pcpu_addr_in_reserved_chunk(addr))
 
677
                        return pcpu_reserved_chunk;
 
678
                return pcpu_first_chunk;
 
679
        }
 
680
 
 
681
        /*
 
682
         * The address is relative to unit0 which might be unused and
 
683
         * thus unmapped.  Offset the address to the unit space of the
 
684
         * current processor before looking it up in the vmalloc
 
685
         * space.  Note that any possible cpu id can be used here, so
 
686
         * there's no need to worry about preemption or cpu hotplug.
 
687
         */
 
688
        addr += pcpu_unit_offsets[raw_smp_processor_id()];
 
689
        return pcpu_get_page_chunk(pcpu_addr_to_page(addr));
 
690
}
 
691
 
 
692
/**
 
693
 * pcpu_alloc - the percpu allocator
 
694
 * @size: size of area to allocate in bytes
 
695
 * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
 
696
 * @reserved: allocate from the reserved chunk if available
 
697
 *
 
698
 * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.
 
699
 *
 
700
 * CONTEXT:
 
701
 * Does GFP_KERNEL allocation.
 
702
 *
 
703
 * RETURNS:
 
704
 * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
 
705
 */
 
706
static void __percpu *pcpu_alloc(size_t size, size_t align, bool reserved)
 
707
{
 
708
        static int warn_limit = 10;
 
709
        struct pcpu_chunk *chunk;
 
710
        const char *err;
 
711
        int slot, off, new_alloc;
 
712
        unsigned long flags;
 
713
 
 
714
        if (unlikely(!size || size > PCPU_MIN_UNIT_SIZE || align > PAGE_SIZE)) {
 
715
                WARN(true, "illegal size (%zu) or align (%zu) for "
 
716
                     "percpu allocation\n", size, align);
 
717
                return NULL;
 
718
        }
 
719
 
 
720
        mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
 
721
        spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
 
722
 
 
723
        /* serve reserved allocations from the reserved chunk if available */
 
724
        if (reserved && pcpu_reserved_chunk) {
 
725
                chunk = pcpu_reserved_chunk;
 
726
 
 
727
                if (size > chunk->contig_hint) {
 
728
                        err = "alloc from reserved chunk failed";
 
729
                        goto fail_unlock;
 
730
                }
 
731
 
 
732
                while ((new_alloc = pcpu_need_to_extend(chunk))) {
 
733
                        spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
 
734
                        if (pcpu_extend_area_map(chunk, new_alloc) < 0) {
 
735
                                err = "failed to extend area map of reserved chunk";
 
736
                                goto fail_unlock_mutex;
 
737
                        }
 
738
                        spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
 
739
                }
 
740
 
 
741
                off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
 
742
                if (off >= 0)
 
743
                        goto area_found;
 
744
 
 
745
                err = "alloc from reserved chunk failed";
 
746
                goto fail_unlock;
 
747
        }
 
748
 
 
749
restart:
 
750
        /* search through normal chunks */
 
751
        for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
 
752
                list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
 
753
                        if (size > chunk->contig_hint)
 
754
                                continue;
 
755
 
 
756
                        new_alloc = pcpu_need_to_extend(chunk);
 
757
                        if (new_alloc) {
 
758
                                spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
 
759
                                if (pcpu_extend_area_map(chunk,
 
760
                                                         new_alloc) < 0) {
 
761
                                        err = "failed to extend area map";
 
762
                                        goto fail_unlock_mutex;
 
763
                                }
 
764
                                spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
 
765
                                /*
 
766
                                 * pcpu_lock has been dropped, need to
 
767
                                 * restart cpu_slot list walking.
 
768
                                 */
 
769
                                goto restart;
 
770
                        }
 
771
 
 
772
                        off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
 
773
                        if (off >= 0)
 
774
                                goto area_found;
 
775
                }
 
776
        }
 
777
 
 
778
        /* hmmm... no space left, create a new chunk */
 
779
        spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
 
780
 
 
781
        chunk = pcpu_create_chunk();
 
782
        if (!chunk) {
 
783
                err = "failed to allocate new chunk";
 
784
                goto fail_unlock_mutex;
 
785
        }
 
786
 
 
787
        spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
 
788
        pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
 
789
        goto restart;
 
790
 
 
791
area_found:
 
792
        spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
 
793
 
 
794
        /* populate, map and clear the area */
 
795
        if (pcpu_populate_chunk(chunk, off, size)) {
 
796
                spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
 
797
                pcpu_free_area(chunk, off);
 
798
                err = "failed to populate";
 
799
                goto fail_unlock;
 
800
        }
 
801
 
 
802
        mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
 
803
 
 
804
        /* return address relative to base address */
 
805
        return __addr_to_pcpu_ptr(chunk->base_addr + off);
 
806
 
 
807
fail_unlock:
 
808
        spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
 
809
fail_unlock_mutex:
 
810
        mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
 
811
        if (warn_limit) {
 
812
                pr_warning("PERCPU: allocation failed, size=%zu align=%zu, "
 
813
                           "%s\n", size, align, err);
 
814
                dump_stack();
 
815
                if (!--warn_limit)
 
816
                        pr_info("PERCPU: limit reached, disable warning\n");
 
817
        }
 
818
        return NULL;
 
819
}
 
820
 
 
821
/**
 
822
 * __alloc_percpu - allocate dynamic percpu area
 
823
 * @size: size of area to allocate in bytes
 
824
 * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
 
825
 *
 
826
 * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align.
 
827
 * Might sleep.  Might trigger writeouts.
 
828
 *
 
829
 * CONTEXT:
 
830
 * Does GFP_KERNEL allocation.
 
831
 *
 
832
 * RETURNS:
 
833
 * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
 
834
 */
 
835
void __percpu *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
 
836
{
 
837
        return pcpu_alloc(size, align, false);
 
838
}
 
839
EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
 
840
 
 
841
/**
 
842
 * __alloc_reserved_percpu - allocate reserved percpu area
 
843
 * @size: size of area to allocate in bytes
 
844
 * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
 
845
 *
 
846
 * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align
 
847
 * from reserved percpu area if arch has set it up; otherwise,
 
848
 * allocation is served from the same dynamic area.  Might sleep.
 
849
 * Might trigger writeouts.
 
850
 *
 
851
 * CONTEXT:
 
852
 * Does GFP_KERNEL allocation.
 
853
 *
 
854
 * RETURNS:
 
855
 * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
 
856
 */
 
857
void __percpu *__alloc_reserved_percpu(size_t size, size_t align)
 
858
{
 
859
        return pcpu_alloc(size, align, true);
 
860
}
 
861
 
 
862
/**
 
863
 * pcpu_reclaim - reclaim fully free chunks, workqueue function
 
864
 * @work: unused
 
865
 *
 
866
 * Reclaim all fully free chunks except for the first one.
 
867
 *
 
868
 * CONTEXT:
 
869
 * workqueue context.
 
870
 */
 
871
static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work)
 
872
{
 
873
        LIST_HEAD(todo);
 
874
        struct list_head *head = &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1];
 
875
        struct pcpu_chunk *chunk, *next;
 
876
 
 
877
        mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
 
878
        spin_lock_irq(&pcpu_lock);
 
879
 
 
880
        list_for_each_entry_safe(chunk, next, head, list) {
 
881
                WARN_ON(chunk->immutable);
 
882
 
 
883
                /* spare the first one */
 
884
                if (chunk == list_first_entry(head, struct pcpu_chunk, list))
 
885
                        continue;
 
886
 
 
887
                list_move(&chunk->list, &todo);
 
888
        }
 
889
 
 
890
        spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
 
891
 
 
892
        list_for_each_entry_safe(chunk, next, &todo, list) {
 
893
                pcpu_depopulate_chunk(chunk, 0, pcpu_unit_size);
 
894
                pcpu_destroy_chunk(chunk);
 
895
        }
 
896
 
 
897
        mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
 
898
}
 
899
 
 
900
/**
 
901
 * free_percpu - free percpu area
 
902
 * @ptr: pointer to area to free
 
903
 *
 
904
 * Free percpu area @ptr.
 
905
 *
 
906
 * CONTEXT:
 
907
 * Can be called from atomic context.
 
908
 */
 
909
void free_percpu(void __percpu *ptr)
 
910
{
 
911
        void *addr;
 
912
        struct pcpu_chunk *chunk;
 
913
        unsigned long flags;
 
914
        int off;
 
915
 
 
916
        if (!ptr)
 
917
                return;
 
918
 
 
919
        addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
 
920
 
 
921
        spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
 
922
 
 
923
        chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
 
924
        off = addr - chunk->base_addr;
 
925
 
 
926
        pcpu_free_area(chunk, off);
 
927
 
 
928
        /* if there are more than one fully free chunks, wake up grim reaper */
 
929
        if (chunk->free_size == pcpu_unit_size) {
 
930
                struct pcpu_chunk *pos;
 
931
 
 
932
                list_for_each_entry(pos, &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1], list)
 
933
                        if (pos != chunk) {
 
934
                                schedule_work(&pcpu_reclaim_work);
 
935
                                break;
 
936
                        }
 
937
        }
 
938
 
 
939
        spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
 
940
}
 
941
EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
 
942
 
 
943
/**
 
944
 * is_kernel_percpu_address - test whether address is from static percpu area
 
945
 * @addr: address to test
 
946
 *
 
947
 * Test whether @addr belongs to in-kernel static percpu area.  Module
 
948
 * static percpu areas are not considered.  For those, use
 
949
 * is_module_percpu_address().
 
950
 *
 
951
 * RETURNS:
 
952
 * %true if @addr is from in-kernel static percpu area, %false otherwise.
 
953
 */
 
954
bool is_kernel_percpu_address(unsigned long addr)
 
955
{
 
956
#ifdef CONFIG_SMP
 
957
        const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
 
958
        void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
 
959
        unsigned int cpu;
 
960
 
 
961
        for_each_possible_cpu(cpu) {
 
962
                void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
 
963
 
 
964
                if ((void *)addr >= start && (void *)addr < start + static_size)
 
965
                        return true;
 
966
        }
 
967
#endif
 
968
        /* on UP, can't distinguish from other static vars, always false */
 
969
        return false;
 
970
}
 
971
 
 
972
/**
 
973
 * per_cpu_ptr_to_phys - convert translated percpu address to physical address
 
974
 * @addr: the address to be converted to physical address
 
975
 *
 
976
 * Given @addr which is dereferenceable address obtained via one of
 
977
 * percpu access macros, this function translates it into its physical
 
978
 * address.  The caller is responsible for ensuring @addr stays valid
 
979
 * until this function finishes.
 
980
 *
 
981
 * percpu allocator has special setup for the first chunk, which currently
 
982
 * supports either embedding in linear address space or vmalloc mapping,
 
983
 * and, from the second one, the backing allocator (currently either vm or
 
984
 * km) provides translation.
 
985
 *
 
986
 * The addr can be tranlated simply without checking if it falls into the
 
987
 * first chunk. But the current code reflects better how percpu allocator
 
988
 * actually works, and the verification can discover both bugs in percpu
 
989
 * allocator itself and per_cpu_ptr_to_phys() callers. So we keep current
 
990
 * code.
 
991
 *
 
992
 * RETURNS:
 
993
 * The physical address for @addr.
 
994
 */
 
995
phys_addr_t per_cpu_ptr_to_phys(void *addr)
 
996
{
 
997
        void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
 
998
        bool in_first_chunk = false;
 
999
        unsigned long first_low, first_high;
 
1000
        unsigned int cpu;
 
1001
 
 
1002
        /*
 
1003
         * The following test on unit_low/high isn't strictly
 
1004
         * necessary but will speed up lookups of addresses which
 
1005
         * aren't in the first chunk.
 
1006
         */
 
1007
        first_low = pcpu_chunk_addr(pcpu_first_chunk, pcpu_low_unit_cpu, 0);
 
1008
        first_high = pcpu_chunk_addr(pcpu_first_chunk, pcpu_high_unit_cpu,
 
1009
                                     pcpu_unit_pages);
 
1010
        if ((unsigned long)addr >= first_low &&
 
1011
            (unsigned long)addr < first_high) {
 
1012
                for_each_possible_cpu(cpu) {
 
1013
                        void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
 
1014
 
 
1015
                        if (addr >= start && addr < start + pcpu_unit_size) {
 
1016
                                in_first_chunk = true;
 
1017
                                break;
 
1018
                        }
 
1019
                }
 
1020
        }
 
1021
 
 
1022
        if (in_first_chunk) {
 
1023
                if (!is_vmalloc_addr(addr))
 
1024
                        return __pa(addr);
 
1025
                else
 
1026
                        return page_to_phys(vmalloc_to_page(addr)) +
 
1027
                               offset_in_page(addr);
 
1028
        } else
 
1029
                return page_to_phys(pcpu_addr_to_page(addr)) +
 
1030
                       offset_in_page(addr);
 
1031
}
 
1032
 
 
1033
/**
 
1034
 * pcpu_alloc_alloc_info - allocate percpu allocation info
 
1035
 * @nr_groups: the number of groups
 
1036
 * @nr_units: the number of units
 
1037
 *
 
1038
 * Allocate ai which is large enough for @nr_groups groups containing
 
1039
 * @nr_units units.  The returned ai's groups[0].cpu_map points to the
 
1040
 * cpu_map array which is long enough for @nr_units and filled with
 
1041
 * NR_CPUS.  It's the caller's responsibility to initialize cpu_map
 
1042
 * pointer of other groups.
 
1043
 *
 
1044
 * RETURNS:
 
1045
 * Pointer to the allocated pcpu_alloc_info on success, NULL on
 
1046
 * failure.
 
1047
 */
 
1048
struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_alloc_alloc_info(int nr_groups,
 
1049
                                                      int nr_units)
 
1050
{
 
1051
        struct pcpu_alloc_info *ai;
 
1052
        size_t base_size, ai_size;
 
1053
        void *ptr;
 
1054
        int unit;
 
1055
 
 
1056
        base_size = ALIGN(sizeof(*ai) + nr_groups * sizeof(ai->groups[0]),
 
1057
                          __alignof__(ai->groups[0].cpu_map[0]));
 
1058
        ai_size = base_size + nr_units * sizeof(ai->groups[0].cpu_map[0]);
 
1059
 
 
1060
        ptr = alloc_bootmem_nopanic(PFN_ALIGN(ai_size));
 
1061
        if (!ptr)
 
1062
                return NULL;
 
1063
        ai = ptr;
 
1064
        ptr += base_size;
 
1065
 
 
1066
        ai->groups[0].cpu_map = ptr;
 
1067
 
 
1068
        for (unit = 0; unit < nr_units; unit++)
 
1069
                ai->groups[0].cpu_map[unit] = NR_CPUS;
 
1070
 
 
1071
        ai->nr_groups = nr_groups;
 
1072
        ai->__ai_size = PFN_ALIGN(ai_size);
 
1073
 
 
1074
        return ai;
 
1075
}
 
1076
 
 
1077
/**
 
1078
 * pcpu_free_alloc_info - free percpu allocation info
 
1079
 * @ai: pcpu_alloc_info to free
 
1080
 *
 
1081
 * Free @ai which was allocated by pcpu_alloc_alloc_info().
 
1082
 */
 
1083
void __init pcpu_free_alloc_info(struct pcpu_alloc_info *ai)
 
1084
{
 
1085
        free_bootmem(__pa(ai), ai->__ai_size);
 
1086
}
 
1087
 
 
1088
/**
 
1089
 * pcpu_dump_alloc_info - print out information about pcpu_alloc_info
 
1090
 * @lvl: loglevel
 
1091
 * @ai: allocation info to dump
 
1092
 *
 
1093
 * Print out information about @ai using loglevel @lvl.
 
1094
 */
 
1095
static void pcpu_dump_alloc_info(const char *lvl,
 
1096
                                 const struct pcpu_alloc_info *ai)
 
1097
{
 
1098
        int group_width = 1, cpu_width = 1, width;
 
1099
        char empty_str[] = "--------";
 
1100
        int alloc = 0, alloc_end = 0;
 
1101
        int group, v;
 
1102
        int upa, apl;   /* units per alloc, allocs per line */
 
1103
 
 
1104
        v = ai->nr_groups;
 
1105
        while (v /= 10)
 
1106
                group_width++;
 
1107
 
 
1108
        v = num_possible_cpus();
 
1109
        while (v /= 10)
 
1110
                cpu_width++;
 
1111
        empty_str[min_t(int, cpu_width, sizeof(empty_str) - 1)] = '\0';
 
1112
 
 
1113
        upa = ai->alloc_size / ai->unit_size;
 
1114
        width = upa * (cpu_width + 1) + group_width + 3;
 
1115
        apl = rounddown_pow_of_two(max(60 / width, 1));
 
1116
 
 
1117
        printk("%spcpu-alloc: s%zu r%zu d%zu u%zu alloc=%zu*%zu",
 
1118
               lvl, ai->static_size, ai->reserved_size, ai->dyn_size,
 
1119
               ai->unit_size, ai->alloc_size / ai->atom_size, ai->atom_size);
 
1120
 
 
1121
        for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
 
1122
                const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
 
1123
                int unit = 0, unit_end = 0;
 
1124
 
 
1125
                BUG_ON(gi->nr_units % upa);
 
1126
                for (alloc_end += gi->nr_units / upa;
 
1127
                     alloc < alloc_end; alloc++) {
 
1128
                        if (!(alloc % apl)) {
 
1129
                                printk("\n");
 
1130
                                printk("%spcpu-alloc: ", lvl);
 
1131
                        }
 
1132
                        printk("[%0*d] ", group_width, group);
 
1133
 
 
1134
                        for (unit_end += upa; unit < unit_end; unit++)
 
1135
                                if (gi->cpu_map[unit] != NR_CPUS)
 
1136
                                        printk("%0*d ", cpu_width,
 
1137
                                               gi->cpu_map[unit]);
 
1138
                                else
 
1139
                                        printk("%s ", empty_str);
 
1140
                }
 
1141
        }
 
1142
        printk("\n");
 
1143
}
 
1144
 
 
1145
/**
 
1146
 * pcpu_setup_first_chunk - initialize the first percpu chunk
 
1147
 * @ai: pcpu_alloc_info describing how to percpu area is shaped
 
1148
 * @base_addr: mapped address
 
1149
 *
 
1150
 * Initialize the first percpu chunk which contains the kernel static
 
1151
 * perpcu area.  This function is to be called from arch percpu area
 
1152
 * setup path.
 
1153
 *
 
1154
 * @ai contains all information necessary to initialize the first
 
1155
 * chunk and prime the dynamic percpu allocator.
 
1156
 *
 
1157
 * @ai->static_size is the size of static percpu area.
 
1158
 *
 
1159
 * @ai->reserved_size, if non-zero, specifies the amount of bytes to
 
1160
 * reserve after the static area in the first chunk.  This reserves
 
1161
 * the first chunk such that it's available only through reserved
 
1162
 * percpu allocation.  This is primarily used to serve module percpu
 
1163
 * static areas on architectures where the addressing model has
 
1164
 * limited offset range for symbol relocations to guarantee module
 
1165
 * percpu symbols fall inside the relocatable range.
 
1166
 *
 
1167
 * @ai->dyn_size determines the number of bytes available for dynamic
 
1168
 * allocation in the first chunk.  The area between @ai->static_size +
 
1169
 * @ai->reserved_size + @ai->dyn_size and @ai->unit_size is unused.
 
1170
 *
 
1171
 * @ai->unit_size specifies unit size and must be aligned to PAGE_SIZE
 
1172
 * and equal to or larger than @ai->static_size + @ai->reserved_size +
 
1173
 * @ai->dyn_size.
 
1174
 *
 
1175
 * @ai->atom_size is the allocation atom size and used as alignment
 
1176
 * for vm areas.
 
1177
 *
 
1178
 * @ai->alloc_size is the allocation size and always multiple of
 
1179
 * @ai->atom_size.  This is larger than @ai->atom_size if
 
1180
 * @ai->unit_size is larger than @ai->atom_size.
 
1181
 *
 
1182
 * @ai->nr_groups and @ai->groups describe virtual memory layout of
 
1183
 * percpu areas.  Units which should be colocated are put into the
 
1184
 * same group.  Dynamic VM areas will be allocated according to these
 
1185
 * groupings.  If @ai->nr_groups is zero, a single group containing
 
1186
 * all units is assumed.
 
1187
 *
 
1188
 * The caller should have mapped the first chunk at @base_addr and
 
1189
 * copied static data to each unit.
 
1190
 *
 
1191
 * If the first chunk ends up with both reserved and dynamic areas, it
 
1192
 * is served by two chunks - one to serve the core static and reserved
 
1193
 * areas and the other for the dynamic area.  They share the same vm
 
1194
 * and page map but uses different area allocation map to stay away
 
1195
 * from each other.  The latter chunk is circulated in the chunk slots
 
1196
 * and available for dynamic allocation like any other chunks.
 
1197
 *
 
1198
 * RETURNS:
 
1199
 * 0 on success, -errno on failure.
 
1200
 */
 
1201
int __init pcpu_setup_first_chunk(const struct pcpu_alloc_info *ai,
 
1202
                                  void *base_addr)
 
1203
{
 
1204
        static char cpus_buf[4096] __initdata;
 
1205
        static int smap[PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS] __initdata;
 
1206
        static int dmap[PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS] __initdata;
 
1207
        size_t dyn_size = ai->dyn_size;
 
1208
        size_t size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + dyn_size;
 
1209
        struct pcpu_chunk *schunk, *dchunk = NULL;
 
1210
        unsigned long *group_offsets;
 
1211
        size_t *group_sizes;
 
1212
        unsigned long *unit_off;
 
1213
        unsigned int cpu;
 
1214
        int *unit_map;
 
1215
        int group, unit, i;
 
1216
 
 
1217
        cpumask_scnprintf(cpus_buf, sizeof(cpus_buf), cpu_possible_mask);
 
1218
 
 
1219
#define PCPU_SETUP_BUG_ON(cond) do {                                    \
 
1220
        if (unlikely(cond)) {                                           \
 
1221
                pr_emerg("PERCPU: failed to initialize, %s", #cond);    \
 
1222
                pr_emerg("PERCPU: cpu_possible_mask=%s\n", cpus_buf);   \
 
1223
                pcpu_dump_alloc_info(KERN_EMERG, ai);                   \
 
1224
                BUG();                                                  \
 
1225
        }                                                               \
 
1226
} while (0)
 
1227
 
 
1228
        /* sanity checks */
 
1229
        PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->nr_groups <= 0);
 
1230
#ifdef CONFIG_SMP
 
1231
        PCPU_SETUP_BUG_ON(!ai->static_size);
 
1232
        PCPU_SETUP_BUG_ON((unsigned long)__per_cpu_start & ~PAGE_MASK);
 
1233
#endif
 
1234
        PCPU_SETUP_BUG_ON(!base_addr);
 
1235
        PCPU_SETUP_BUG_ON((unsigned long)base_addr & ~PAGE_MASK);
 
1236
        PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < size_sum);
 
1237
        PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size & ~PAGE_MASK);
 
1238
        PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
 
1239
        PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->dyn_size < PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE);
 
1240
        PCPU_SETUP_BUG_ON(pcpu_verify_alloc_info(ai) < 0);
 
1241
 
 
1242
        /* process group information and build config tables accordingly */
 
1243
        group_offsets = alloc_bootmem(ai->nr_groups * sizeof(group_offsets[0]));
 
1244
        group_sizes = alloc_bootmem(ai->nr_groups * sizeof(group_sizes[0]));
 
1245
        unit_map = alloc_bootmem(nr_cpu_ids * sizeof(unit_map[0]));
 
1246
        unit_off = alloc_bootmem(nr_cpu_ids * sizeof(unit_off[0]));
 
1247
 
 
1248
        for (cpu = 0; cpu < nr_cpu_ids; cpu++)
 
1249
                unit_map[cpu] = UINT_MAX;
 
1250
 
 
1251
        pcpu_low_unit_cpu = NR_CPUS;
 
1252
        pcpu_high_unit_cpu = NR_CPUS;
 
1253
 
 
1254
        for (group = 0, unit = 0; group < ai->nr_groups; group++, unit += i) {
 
1255
                const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
 
1256
 
 
1257
                group_offsets[group] = gi->base_offset;
 
1258
                group_sizes[group] = gi->nr_units * ai->unit_size;
 
1259
 
 
1260
                for (i = 0; i < gi->nr_units; i++) {
 
1261
                        cpu = gi->cpu_map[i];
 
1262
                        if (cpu == NR_CPUS)
 
1263
                                continue;
 
1264
 
 
1265
                        PCPU_SETUP_BUG_ON(cpu > nr_cpu_ids);
 
1266
                        PCPU_SETUP_BUG_ON(!cpu_possible(cpu));
 
1267
                        PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] != UINT_MAX);
 
1268
 
 
1269
                        unit_map[cpu] = unit + i;
 
1270
                        unit_off[cpu] = gi->base_offset + i * ai->unit_size;
 
1271
 
 
1272
                        /* determine low/high unit_cpu */
 
1273
                        if (pcpu_low_unit_cpu == NR_CPUS ||
 
1274
                            unit_off[cpu] < unit_off[pcpu_low_unit_cpu])
 
1275
                                pcpu_low_unit_cpu = cpu;
 
1276
                        if (pcpu_high_unit_cpu == NR_CPUS ||
 
1277
                            unit_off[cpu] > unit_off[pcpu_high_unit_cpu])
 
1278
                                pcpu_high_unit_cpu = cpu;
 
1279
                }
 
1280
        }
 
1281
        pcpu_nr_units = unit;
 
1282
 
 
1283
        for_each_possible_cpu(cpu)
 
1284
                PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] == UINT_MAX);
 
1285
 
 
1286
        /* we're done parsing the input, undefine BUG macro and dump config */
 
1287
#undef PCPU_SETUP_BUG_ON
 
1288
        pcpu_dump_alloc_info(KERN_DEBUG, ai);
 
1289
 
 
1290
        pcpu_nr_groups = ai->nr_groups;
 
1291
        pcpu_group_offsets = group_offsets;
 
1292
        pcpu_group_sizes = group_sizes;
 
1293
        pcpu_unit_map = unit_map;
 
1294
        pcpu_unit_offsets = unit_off;
 
1295
 
 
1296
        /* determine basic parameters */
 
1297
        pcpu_unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
 
1298
        pcpu_unit_size = pcpu_unit_pages << PAGE_SHIFT;
 
1299
        pcpu_atom_size = ai->atom_size;
 
1300
        pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk) +
 
1301
                BITS_TO_LONGS(pcpu_unit_pages) * sizeof(unsigned long);
 
1302
 
 
1303
        /*
 
1304
         * Allocate chunk slots.  The additional last slot is for
 
1305
         * empty chunks.
 
1306
         */
 
1307
        pcpu_nr_slots = __pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 2;
 
1308
        pcpu_slot = alloc_bootmem(pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]));
 
1309
        for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
 
1310
                INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
 
1311
 
 
1312
        /*
 
1313
         * Initialize static chunk.  If reserved_size is zero, the
 
1314
         * static chunk covers static area + dynamic allocation area
 
1315
         * in the first chunk.  If reserved_size is not zero, it
 
1316
         * covers static area + reserved area (mostly used for module
 
1317
         * static percpu allocation).
 
1318
         */
 
1319
        schunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
 
1320
        INIT_LIST_HEAD(&schunk->list);
 
1321
        schunk->base_addr = base_addr;
 
1322
        schunk->map = smap;
 
1323
        schunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(smap);
 
1324
        schunk->immutable = true;
 
1325
        bitmap_fill(schunk->populated, pcpu_unit_pages);
 
1326
 
 
1327
        if (ai->reserved_size) {
 
1328
                schunk->free_size = ai->reserved_size;
 
1329
                pcpu_reserved_chunk = schunk;
 
1330
                pcpu_reserved_chunk_limit = ai->static_size + ai->reserved_size;
 
1331
        } else {
 
1332
                schunk->free_size = dyn_size;
 
1333
                dyn_size = 0;                   /* dynamic area covered */
 
1334
        }
 
1335
        schunk->contig_hint = schunk->free_size;
 
1336
 
 
1337
        schunk->map[schunk->map_used++] = -ai->static_size;
 
1338
        if (schunk->free_size)
 
1339
                schunk->map[schunk->map_used++] = schunk->free_size;
 
1340
 
 
1341
        /* init dynamic chunk if necessary */
 
1342
        if (dyn_size) {
 
1343
                dchunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
 
1344
                INIT_LIST_HEAD(&dchunk->list);
 
1345
                dchunk->base_addr = base_addr;
 
1346
                dchunk->map = dmap;
 
1347
                dchunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(dmap);
 
1348
                dchunk->immutable = true;
 
1349
                bitmap_fill(dchunk->populated, pcpu_unit_pages);
 
1350
 
 
1351
                dchunk->contig_hint = dchunk->free_size = dyn_size;
 
1352
                dchunk->map[dchunk->map_used++] = -pcpu_reserved_chunk_limit;
 
1353
                dchunk->map[dchunk->map_used++] = dchunk->free_size;
 
1354
        }
 
1355
 
 
1356
        /* link the first chunk in */
 
1357
        pcpu_first_chunk = dchunk ?: schunk;
 
1358
        pcpu_chunk_relocate(pcpu_first_chunk, -1);
 
1359
 
 
1360
        /* we're done */
 
1361
        pcpu_base_addr = base_addr;
 
1362
        return 0;
 
1363
}
 
1364
 
 
1365
#ifdef CONFIG_SMP
 
1366
 
 
1367
const char *pcpu_fc_names[PCPU_FC_NR] __initdata = {
 
1368
        [PCPU_FC_AUTO]  = "auto",
 
1369
        [PCPU_FC_EMBED] = "embed",
 
1370
        [PCPU_FC_PAGE]  = "page",
 
1371
};
 
1372
 
 
1373
enum pcpu_fc pcpu_chosen_fc __initdata = PCPU_FC_AUTO;
 
1374
 
 
1375
static int __init percpu_alloc_setup(char *str)
 
1376
{
 
1377
        if (0)
 
1378
                /* nada */;
 
1379
#ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK
 
1380
        else if (!strcmp(str, "embed"))
 
1381
                pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_EMBED;
 
1382
#endif
 
1383
#ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
 
1384
        else if (!strcmp(str, "page"))
 
1385
                pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_PAGE;
 
1386
#endif
 
1387
        else
 
1388
                pr_warning("PERCPU: unknown allocator %s specified\n", str);
 
1389
 
 
1390
        return 0;
 
1391
}
 
1392
early_param("percpu_alloc", percpu_alloc_setup);
 
1393
 
 
1394
/*
 
1395
 * pcpu_embed_first_chunk() is used by the generic percpu setup.
 
1396
 * Build it if needed by the arch config or the generic setup is going
 
1397
 * to be used.
 
1398
 */
 
1399
#if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK) || \
 
1400
        !defined(CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA)
 
1401
#define BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK
 
1402
#endif
 
1403
 
 
1404
/* build pcpu_page_first_chunk() iff needed by the arch config */
 
1405
#if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK)
 
1406
#define BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
 
1407
#endif
 
1408
 
 
1409
/* pcpu_build_alloc_info() is used by both embed and page first chunk */
 
1410
#if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK) || defined(BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK)
 
1411
/**
 
1412
 * pcpu_build_alloc_info - build alloc_info considering distances between CPUs
 
1413
 * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
 
1414
 * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
 
1415
 * @atom_size: allocation atom size
 
1416
 * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
 
1417
 *
 
1418
 * This function determines grouping of units, their mappings to cpus
 
1419
 * and other parameters considering needed percpu size, allocation
 
1420
 * atom size and distances between CPUs.
 
1421
 *
 
1422
 * Groups are always mutliples of atom size and CPUs which are of
 
1423
 * LOCAL_DISTANCE both ways are grouped together and share space for
 
1424
 * units in the same group.  The returned configuration is guaranteed
 
1425
 * to have CPUs on different nodes on different groups and >=75% usage
 
1426
 * of allocated virtual address space.
 
1427
 *
 
1428
 * RETURNS:
 
1429
 * On success, pointer to the new allocation_info is returned.  On
 
1430
 * failure, ERR_PTR value is returned.
 
1431
 */
 
1432
static struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_build_alloc_info(
 
1433
                                size_t reserved_size, size_t dyn_size,
 
1434
                                size_t atom_size,
 
1435
                                pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn)
 
1436
{
 
1437
        static int group_map[NR_CPUS] __initdata;
 
1438
        static int group_cnt[NR_CPUS] __initdata;
 
1439
        const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
 
1440
        int nr_groups = 1, nr_units = 0;
 
1441
        size_t size_sum, min_unit_size, alloc_size;
 
1442
        int upa, max_upa, uninitialized_var(best_upa);  /* units_per_alloc */
 
1443
        int last_allocs, group, unit;
 
1444
        unsigned int cpu, tcpu;
 
1445
        struct pcpu_alloc_info *ai;
 
1446
        unsigned int *cpu_map;
 
1447
 
 
1448
        /* this function may be called multiple times */
 
1449
        memset(group_map, 0, sizeof(group_map));
 
1450
        memset(group_cnt, 0, sizeof(group_cnt));
 
1451
 
 
1452
        /* calculate size_sum and ensure dyn_size is enough for early alloc */
 
1453
        size_sum = PFN_ALIGN(static_size + reserved_size +
 
1454
                            max_t(size_t, dyn_size, PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE));
 
1455
        dyn_size = size_sum - static_size - reserved_size;
 
1456
 
 
1457
        /*
 
1458
         * Determine min_unit_size, alloc_size and max_upa such that
 
1459
         * alloc_size is multiple of atom_size and is the smallest
 
1460
         * which can accommodate 4k aligned segments which are equal to
 
1461
         * or larger than min_unit_size.
 
1462
         */
 
1463
        min_unit_size = max_t(size_t, size_sum, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
 
1464
 
 
1465
        alloc_size = roundup(min_unit_size, atom_size);
 
1466
        upa = alloc_size / min_unit_size;
 
1467
        while (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
 
1468
                upa--;
 
1469
        max_upa = upa;
 
1470
 
 
1471
        /* group cpus according to their proximity */
 
1472
        for_each_possible_cpu(cpu) {
 
1473
                group = 0;
 
1474
        next_group:
 
1475
                for_each_possible_cpu(tcpu) {
 
1476
                        if (cpu == tcpu)
 
1477
                                break;
 
1478
                        if (group_map[tcpu] == group && cpu_distance_fn &&
 
1479
                            (cpu_distance_fn(cpu, tcpu) > LOCAL_DISTANCE ||
 
1480
                             cpu_distance_fn(tcpu, cpu) > LOCAL_DISTANCE)) {
 
1481
                                group++;
 
1482
                                nr_groups = max(nr_groups, group + 1);
 
1483
                                goto next_group;
 
1484
                        }
 
1485
                }
 
1486
                group_map[cpu] = group;
 
1487
                group_cnt[group]++;
 
1488
        }
 
1489
 
 
1490
        /*
 
1491
         * Expand unit size until address space usage goes over 75%
 
1492
         * and then as much as possible without using more address
 
1493
         * space.
 
1494
         */
 
1495
        last_allocs = INT_MAX;
 
1496
        for (upa = max_upa; upa; upa--) {
 
1497
                int allocs = 0, wasted = 0;
 
1498
 
 
1499
                if (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
 
1500
                        continue;
 
1501
 
 
1502
                for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
 
1503
                        int this_allocs = DIV_ROUND_UP(group_cnt[group], upa);
 
1504
                        allocs += this_allocs;
 
1505
                        wasted += this_allocs * upa - group_cnt[group];
 
1506
                }
 
1507
 
 
1508
                /*
 
1509
                 * Don't accept if wastage is over 1/3.  The
 
1510
                 * greater-than comparison ensures upa==1 always
 
1511
                 * passes the following check.
 
1512
                 */
 
1513
                if (wasted > num_possible_cpus() / 3)
 
1514
                        continue;
 
1515
 
 
1516
                /* and then don't consume more memory */
 
1517
                if (allocs > last_allocs)
 
1518
                        break;
 
1519
                last_allocs = allocs;
 
1520
                best_upa = upa;
 
1521
        }
 
1522
        upa = best_upa;
 
1523
 
 
1524
        /* allocate and fill alloc_info */
 
1525
        for (group = 0; group < nr_groups; group++)
 
1526
                nr_units += roundup(group_cnt[group], upa);
 
1527
 
 
1528
        ai = pcpu_alloc_alloc_info(nr_groups, nr_units);
 
1529
        if (!ai)
 
1530
                return ERR_PTR(-ENOMEM);
 
1531
        cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
 
1532
 
 
1533
        for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
 
1534
                ai->groups[group].cpu_map = cpu_map;
 
1535
                cpu_map += roundup(group_cnt[group], upa);
 
1536
        }
 
1537
 
 
1538
        ai->static_size = static_size;
 
1539
        ai->reserved_size = reserved_size;
 
1540
        ai->dyn_size = dyn_size;
 
1541
        ai->unit_size = alloc_size / upa;
 
1542
        ai->atom_size = atom_size;
 
1543
        ai->alloc_size = alloc_size;
 
1544
 
 
1545
        for (group = 0, unit = 0; group_cnt[group]; group++) {
 
1546
                struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
 
1547
 
 
1548
                /*
 
1549
                 * Initialize base_offset as if all groups are located
 
1550
                 * back-to-back.  The caller should update this to
 
1551
                 * reflect actual allocation.
 
1552
                 */
 
1553
                gi->base_offset = unit * ai->unit_size;
 
1554
 
 
1555
                for_each_possible_cpu(cpu)
 
1556
                        if (group_map[cpu] == group)
 
1557
                                gi->cpu_map[gi->nr_units++] = cpu;
 
1558
                gi->nr_units = roundup(gi->nr_units, upa);
 
1559
                unit += gi->nr_units;
 
1560
        }
 
1561
        BUG_ON(unit != nr_units);
 
1562
 
 
1563
        return ai;
 
1564
}
 
1565
#endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK || BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
 
1566
 
 
1567
#if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK)
 
1568
/**
 
1569
 * pcpu_embed_first_chunk - embed the first percpu chunk into bootmem
 
1570
 * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
 
1571
 * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
 
1572
 * @atom_size: allocation atom size
 
1573
 * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
 
1574
 * @alloc_fn: function to allocate percpu page
 
1575
 * @free_fn: function to free percpu page
 
1576
 *
 
1577
 * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
 
1578
 * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
 
1579
 *
 
1580
 * If this function is used to setup the first chunk, it is allocated
 
1581
 * by calling @alloc_fn and used as-is without being mapped into
 
1582
 * vmalloc area.  Allocations are always whole multiples of @atom_size
 
1583
 * aligned to @atom_size.
 
1584
 *
 
1585
 * This enables the first chunk to piggy back on the linear physical
 
1586
 * mapping which often uses larger page size.  Please note that this
 
1587
 * can result in very sparse cpu->unit mapping on NUMA machines thus
 
1588
 * requiring large vmalloc address space.  Don't use this allocator if
 
1589
 * vmalloc space is not orders of magnitude larger than distances
 
1590
 * between node memory addresses (ie. 32bit NUMA machines).
 
1591
 *
 
1592
 * @dyn_size specifies the minimum dynamic area size.
 
1593
 *
 
1594
 * If the needed size is smaller than the minimum or specified unit
 
1595
 * size, the leftover is returned using @free_fn.
 
1596
 *
 
1597
 * RETURNS:
 
1598
 * 0 on success, -errno on failure.
 
1599
 */
 
1600
int __init pcpu_embed_first_chunk(size_t reserved_size, size_t dyn_size,
 
1601
                                  size_t atom_size,
 
1602
                                  pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn,
 
1603
                                  pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
 
1604
                                  pcpu_fc_free_fn_t free_fn)
 
1605
{
 
1606
        void *base = (void *)ULONG_MAX;
 
1607
        void **areas = NULL;
 
1608
        struct pcpu_alloc_info *ai;
 
1609
        size_t size_sum, areas_size, max_distance;
 
1610
        int group, i, rc;
 
1611
 
 
1612
        ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, dyn_size, atom_size,
 
1613
                                   cpu_distance_fn);
 
1614
        if (IS_ERR(ai))
 
1615
                return PTR_ERR(ai);
 
1616
 
 
1617
        size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + ai->dyn_size;
 
1618
        areas_size = PFN_ALIGN(ai->nr_groups * sizeof(void *));
 
1619
 
 
1620
        areas = alloc_bootmem_nopanic(areas_size);
 
1621
        if (!areas) {
 
1622
                rc = -ENOMEM;
 
1623
                goto out_free;
 
1624
        }
 
1625
 
 
1626
        /* allocate, copy and determine base address */
 
1627
        for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
 
1628
                struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
 
1629
                unsigned int cpu = NR_CPUS;
 
1630
                void *ptr;
 
1631
 
 
1632
                for (i = 0; i < gi->nr_units && cpu == NR_CPUS; i++)
 
1633
                        cpu = gi->cpu_map[i];
 
1634
                BUG_ON(cpu == NR_CPUS);
 
1635
 
 
1636
                /* allocate space for the whole group */
 
1637
                ptr = alloc_fn(cpu, gi->nr_units * ai->unit_size, atom_size);
 
1638
                if (!ptr) {
 
1639
                        rc = -ENOMEM;
 
1640
                        goto out_free_areas;
 
1641
                }
 
1642
                areas[group] = ptr;
 
1643
 
 
1644
                base = min(ptr, base);
 
1645
 
 
1646
                for (i = 0; i < gi->nr_units; i++, ptr += ai->unit_size) {
 
1647
                        if (gi->cpu_map[i] == NR_CPUS) {
 
1648
                                /* unused unit, free whole */
 
1649
                                free_fn(ptr, ai->unit_size);
 
1650
                                continue;
 
1651
                        }
 
1652
                        /* copy and return the unused part */
 
1653
                        memcpy(ptr, __per_cpu_load, ai->static_size);
 
1654
                        free_fn(ptr + size_sum, ai->unit_size - size_sum);
 
1655
                }
 
1656
        }
 
1657
 
 
1658
        /* base address is now known, determine group base offsets */
 
1659
        max_distance = 0;
 
1660
        for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
 
1661
                ai->groups[group].base_offset = areas[group] - base;
 
1662
                max_distance = max_t(size_t, max_distance,
 
1663
                                     ai->groups[group].base_offset);
 
1664
        }
 
1665
        max_distance += ai->unit_size;
 
1666
 
 
1667
        /* warn if maximum distance is further than 75% of vmalloc space */
 
1668
        if (max_distance > (VMALLOC_END - VMALLOC_START) * 3 / 4) {
 
1669
                pr_warning("PERCPU: max_distance=0x%zx too large for vmalloc "
 
1670
                           "space 0x%lx\n", max_distance,
 
1671
                           (unsigned long)(VMALLOC_END - VMALLOC_START));
 
1672
#ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
 
1673
                /* and fail if we have fallback */
 
1674
                rc = -EINVAL;
 
1675
                goto out_free;
 
1676
#endif
 
1677
        }
 
1678
 
 
1679
        pr_info("PERCPU: Embedded %zu pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu u%zu\n",
 
1680
                PFN_DOWN(size_sum), base, ai->static_size, ai->reserved_size,
 
1681
                ai->dyn_size, ai->unit_size);
 
1682
 
 
1683
        rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
 
1684
        goto out_free;
 
1685
 
 
1686
out_free_areas:
 
1687
        for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++)
 
1688
                free_fn(areas[group],
 
1689
                        ai->groups[group].nr_units * ai->unit_size);
 
1690
out_free:
 
1691
        pcpu_free_alloc_info(ai);
 
1692
        if (areas)
 
1693
                free_bootmem(__pa(areas), areas_size);
 
1694
        return rc;
 
1695
}
 
1696
#endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK */
 
1697
 
 
1698
#ifdef BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
 
1699
/**
 
1700
 * pcpu_page_first_chunk - map the first chunk using PAGE_SIZE pages
 
1701
 * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
 
1702
 * @alloc_fn: function to allocate percpu page, always called with PAGE_SIZE
 
1703
 * @free_fn: function to free percpu page, always called with PAGE_SIZE
 
1704
 * @populate_pte_fn: function to populate pte
 
1705
 *
 
1706
 * This is a helper to ease setting up page-remapped first percpu
 
1707
 * chunk and can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
 
1708
 *
 
1709
 * This is the basic allocator.  Static percpu area is allocated
 
1710
 * page-by-page into vmalloc area.
 
1711
 *
 
1712
 * RETURNS:
 
1713
 * 0 on success, -errno on failure.
 
1714
 */
 
1715
int __init pcpu_page_first_chunk(size_t reserved_size,
 
1716
                                 pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
 
1717
                                 pcpu_fc_free_fn_t free_fn,
 
1718
                                 pcpu_fc_populate_pte_fn_t populate_pte_fn)
 
1719
{
 
1720
        static struct vm_struct vm;
 
1721
        struct pcpu_alloc_info *ai;
 
1722
        char psize_str[16];
 
1723
        int unit_pages;
 
1724
        size_t pages_size;
 
1725
        struct page **pages;
 
1726
        int unit, i, j, rc;
 
1727
 
 
1728
        snprintf(psize_str, sizeof(psize_str), "%luK", PAGE_SIZE >> 10);
 
1729
 
 
1730
        ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, 0, PAGE_SIZE, NULL);
 
1731
        if (IS_ERR(ai))
 
1732
                return PTR_ERR(ai);
 
1733
        BUG_ON(ai->nr_groups != 1);
 
1734
        BUG_ON(ai->groups[0].nr_units != num_possible_cpus());
 
1735
 
 
1736
        unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
 
1737
 
 
1738
        /* unaligned allocations can't be freed, round up to page size */
 
1739
        pages_size = PFN_ALIGN(unit_pages * num_possible_cpus() *
 
1740
                               sizeof(pages[0]));
 
1741
        pages = alloc_bootmem(pages_size);
 
1742
 
 
1743
        /* allocate pages */
 
1744
        j = 0;
 
1745
        for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++)
 
1746
                for (i = 0; i < unit_pages; i++) {
 
1747
                        unsigned int cpu = ai->groups[0].cpu_map[unit];
 
1748
                        void *ptr;
 
1749
 
 
1750
                        ptr = alloc_fn(cpu, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 
1751
                        if (!ptr) {
 
1752
                                pr_warning("PERCPU: failed to allocate %s page "
 
1753
                                           "for cpu%u\n", psize_str, cpu);
 
1754
                                goto enomem;
 
1755
                        }
 
1756
                        pages[j++] = virt_to_page(ptr);
 
1757
                }
 
1758
 
 
1759
        /* allocate vm area, map the pages and copy static data */
 
1760
        vm.flags = VM_ALLOC;
 
1761
        vm.size = num_possible_cpus() * ai->unit_size;
 
1762
        vm_area_register_early(&vm, PAGE_SIZE);
 
1763
 
 
1764
        for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++) {
 
1765
                unsigned long unit_addr =
 
1766
                        (unsigned long)vm.addr + unit * ai->unit_size;
 
1767
 
 
1768
                for (i = 0; i < unit_pages; i++)
 
1769
                        populate_pte_fn(unit_addr + (i << PAGE_SHIFT));
 
1770
 
 
1771
                /* pte already populated, the following shouldn't fail */
 
1772
                rc = __pcpu_map_pages(unit_addr, &pages[unit * unit_pages],
 
1773
                                      unit_pages);
 
1774
                if (rc < 0)
 
1775
                        panic("failed to map percpu area, err=%d\n", rc);
 
1776
 
 
1777
                /*
 
1778
                 * FIXME: Archs with virtual cache should flush local
 
1779
                 * cache for the linear mapping here - something
 
1780
                 * equivalent to flush_cache_vmap() on the local cpu.
 
1781
                 * flush_cache_vmap() can't be used as most supporting
 
1782
                 * data structures are not set up yet.
 
1783
                 */
 
1784
 
 
1785
                /* copy static data */
 
1786
                memcpy((void *)unit_addr, __per_cpu_load, ai->static_size);
 
1787
        }
 
1788
 
 
1789
        /* we're ready, commit */
 
1790
        pr_info("PERCPU: %d %s pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu\n",
 
1791
                unit_pages, psize_str, vm.addr, ai->static_size,
 
1792
                ai->reserved_size, ai->dyn_size);
 
1793
 
 
1794
        rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, vm.addr);
 
1795
        goto out_free_ar;
 
1796
 
 
1797
enomem:
 
1798
        while (--j >= 0)
 
1799
                free_fn(page_address(pages[j]), PAGE_SIZE);
 
1800
        rc = -ENOMEM;
 
1801
out_free_ar:
 
1802
        free_bootmem(__pa(pages), pages_size);
 
1803
        pcpu_free_alloc_info(ai);
 
1804
        return rc;
 
1805
}
 
1806
#endif /* BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
 
1807
 
 
1808
#ifndef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
 
1809
/*
 
1810
 * Generic SMP percpu area setup.
 
1811
 *
 
1812
 * The embedding helper is used because its behavior closely resembles
 
1813
 * the original non-dynamic generic percpu area setup.  This is
 
1814
 * important because many archs have addressing restrictions and might
 
1815
 * fail if the percpu area is located far away from the previous
 
1816
 * location.  As an added bonus, in non-NUMA cases, embedding is
 
1817
 * generally a good idea TLB-wise because percpu area can piggy back
 
1818
 * on the physical linear memory mapping which uses large page
 
1819
 * mappings on applicable archs.
 
1820
 */
 
1821
unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
 
1822
EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
 
1823
 
 
1824
static void * __init pcpu_dfl_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size,
 
1825
                                       size_t align)
 
1826
{
 
1827
        return __alloc_bootmem_nopanic(size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
 
1828
}
 
1829
 
 
1830
static void __init pcpu_dfl_fc_free(void *ptr, size_t size)
 
1831
{
 
1832
        free_bootmem(__pa(ptr), size);
 
1833
}
 
1834
 
 
1835
void __init setup_per_cpu_areas(void)
 
1836
{
 
1837
        unsigned long delta;
 
1838
        unsigned int cpu;
 
1839
        int rc;
 
1840
 
 
1841
        /*
 
1842
         * Always reserve area for module percpu variables.  That's
 
1843
         * what the legacy allocator did.
 
1844
         */
 
1845
        rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
 
1846
                                    PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE, NULL,
 
1847
                                    pcpu_dfl_fc_alloc, pcpu_dfl_fc_free);
 
1848
        if (rc < 0)
 
1849
                panic("Failed to initialize percpu areas.");
 
1850
 
 
1851
        delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
 
1852
        for_each_possible_cpu(cpu)
 
1853
                __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
 
1854
}
 
1855
#endif  /* CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA */
 
1856
 
 
1857
#else   /* CONFIG_SMP */
 
1858
 
 
1859
/*
 
1860
 * UP percpu area setup.
 
1861
 *
 
1862
 * UP always uses km-based percpu allocator with identity mapping.
 
1863
 * Static percpu variables are indistinguishable from the usual static
 
1864
 * variables and don't require any special preparation.
 
1865
 */
 
1866
void __init setup_per_cpu_areas(void)
 
1867
{
 
1868
        const size_t unit_size =
 
1869
                roundup_pow_of_two(max_t(size_t, PCPU_MIN_UNIT_SIZE,
 
1870
                                         PERCPU_DYNAMIC_RESERVE));
 
1871
        struct pcpu_alloc_info *ai;
 
1872
        void *fc;
 
1873
 
 
1874
        ai = pcpu_alloc_alloc_info(1, 1);
 
1875
        fc = __alloc_bootmem(unit_size, PAGE_SIZE, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
 
1876
        if (!ai || !fc)
 
1877
                panic("Failed to allocate memory for percpu areas.");
 
1878
 
 
1879
        ai->dyn_size = unit_size;
 
1880
        ai->unit_size = unit_size;
 
1881
        ai->atom_size = unit_size;
 
1882
        ai->alloc_size = unit_size;
 
1883
        ai->groups[0].nr_units = 1;
 
1884
        ai->groups[0].cpu_map[0] = 0;
 
1885
 
 
1886
        if (pcpu_setup_first_chunk(ai, fc) < 0)
 
1887
                panic("Failed to initialize percpu areas.");
 
1888
}
 
1889
 
 
1890
#endif  /* CONFIG_SMP */
 
1891
 
 
1892
/*
 
1893
 * First and reserved chunks are initialized with temporary allocation
 
1894
 * map in initdata so that they can be used before slab is online.
 
1895
 * This function is called after slab is brought up and replaces those
 
1896
 * with properly allocated maps.
 
1897
 */
 
1898
void __init percpu_init_late(void)
 
1899
{
 
1900
        struct pcpu_chunk *target_chunks[] =
 
1901
                { pcpu_first_chunk, pcpu_reserved_chunk, NULL };
 
1902
        struct pcpu_chunk *chunk;
 
1903
        unsigned long flags;
 
1904
        int i;
 
1905
 
 
1906
        for (i = 0; (chunk = target_chunks[i]); i++) {
 
1907
                int *map;
 
1908
                const size_t size = PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS * sizeof(map[0]);
 
1909
 
 
1910
                BUILD_BUG_ON(size > PAGE_SIZE);
 
1911
 
 
1912
                map = pcpu_mem_zalloc(size);
 
1913
                BUG_ON(!map);
 
1914
 
 
1915
                spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
 
1916
                memcpy(map, chunk->map, size);
 
1917
                chunk->map = map;
 
1918
                spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
 
1919
        }
 
1920
}