kernel/padata.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * padata.c - generic interface to process data streams in parallel
   4  *
   5  * See Documentation/core-api/padata.rst for more information.
   6  *
   7  * Copyright (C) 2008, 2009 secunet Security Networks AG
   8  * Copyright (C) 2008, 2009 Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>
   9  *
  10  * Copyright (c) 2020 Oracle and/or its affiliates.
  11  * Author: Daniel Jordan <daniel.m.jordan@oracle.com>
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  14  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
  15  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
  16  *
  17  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  18  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  19  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  20  * more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  23  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  24  * 51 Franklin St - Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  25  */
  26
  27 #include <linux/completion.h>
  28 #include <linux/export.h>
  29 #include <linux/cpumask.h>
  30 #include <linux/err.h>
  31 #include <linux/cpu.h>
  32 #include <linux/padata.h>
  33 #include <linux/mutex.h>
  34 #include <linux/sched.h>
  35 #include <linux/slab.h>
  36 #include <linux/sysfs.h>
  37 #include <linux/rcupdate.h>
  38
  39 #define PADATA_WORK_ONSTACK     1       /* Work's memory is on stack */
  40
  41 struct padata_work {
  42         struct work_struct      pw_work;
  43         struct list_head        pw_list;  /* padata_free_works linkage */
  44         void                    *pw_data;
  45 };
  46
  47 static DEFINE_SPINLOCK(padata_works_lock);
  48 static struct padata_work *padata_works;
  49 static LIST_HEAD(padata_free_works);
  50
  51 struct padata_mt_job_state {
  52         spinlock_t              lock;
  53         struct completion       completion;
  54         struct padata_mt_job    *job;
  55         int                     nworks;
  56         int                     nworks_fini;
  57         unsigned long           chunk_size;
  58 };
  59
  60 static void padata_free_pd(struct parallel_data *pd);
  61 static void __init padata_mt_helper(struct work_struct *work);
  62
  63 static int padata_index_to_cpu(struct parallel_data *pd, int cpu_index)
  64 {
  65         int cpu, target_cpu;
  66
  67         target_cpu = cpumask_first(pd->cpumask.pcpu);
  68         for (cpu = 0; cpu < cpu_index; cpu++)
  69                 target_cpu = cpumask_next(target_cpu, pd->cpumask.pcpu);
  70
  71         return target_cpu;
  72 }
  73
  74 static int padata_cpu_hash(struct parallel_data *pd, unsigned int seq_nr)
  75 {
  76         /*
  77          * Hash the sequence numbers to the cpus by taking
  78          * seq_nr mod. number of cpus in use.
  79          */
  80         int cpu_index = seq_nr % cpumask_weight(pd->cpumask.pcpu);
  81
  82         return padata_index_to_cpu(pd, cpu_index);
  83 }
  84
  85 static struct padata_work *padata_work_alloc(void)
  86 {
  87         struct padata_work *pw;
  88
  89         lockdep_assert_held(&padata_works_lock);
  90
  91         if (list_empty(&padata_free_works))
  92                 return NULL;    /* No more work items allowed to be queued. */
  93
  94         pw = list_first_entry(&padata_free_works, struct padata_work, pw_list);
  95         list_del(&pw->pw_list);
  96         return pw;
  97 }
  98
  99 static void padata_work_init(struct padata_work *pw, work_func_t work_fn,
 100                              void *data, int flags)
 101 {
 102         if (flags & PADATA_WORK_ONSTACK)
 103                 INIT_WORK_ONSTACK(&pw->pw_work, work_fn);
 104         else
 105                 INIT_WORK(&pw->pw_work, work_fn);
 106         pw->pw_data = data;
 107 }
 108
 109 static int __init padata_work_alloc_mt(int nworks, void *data,
 110                                        struct list_head *head)
 111 {
 112         int i;
 113
 114         spin_lock(&padata_works_lock);
 115         /* Start at 1 because the current task participates in the job. */
 116         for (i = 1; i < nworks; ++i) {
 117                 struct padata_work *pw = padata_work_alloc();
 118
 119                 if (!pw)
 120                         break;
 121                 padata_work_init(pw, padata_mt_helper, data, 0);
 122                 list_add(&pw->pw_list, head);
 123         }
 124         spin_unlock(&padata_works_lock);
 125
 126         return i;
 127 }
 128
 129 static void padata_work_free(struct padata_work *pw)
 130 {
 131         lockdep_assert_held(&padata_works_lock);
 132         list_add(&pw->pw_list, &padata_free_works);
 133 }
 134
 135 static void __init padata_works_free(struct list_head *works)
 136 {
 137         struct padata_work *cur, *next;
 138
 139         if (list_empty(works))
 140                 return;
 141
 142         spin_lock(&padata_works_lock);
 143         list_for_each_entry_safe(cur, next, works, pw_list) {
 144                 list_del(&cur->pw_list);
 145                 padata_work_free(cur);
 146         }
 147         spin_unlock(&padata_works_lock);
 148 }
 149
 150 static void padata_parallel_worker(struct work_struct *parallel_work)
 151 {
 152         struct padata_work *pw = container_of(parallel_work, struct padata_work,
 153                                               pw_work);
 154         struct padata_priv *padata = pw->pw_data;
 155
 156         local_bh_disable();
 157         padata->parallel(padata);
 158         spin_lock(&padata_works_lock);
 159         padata_work_free(pw);
 160         spin_unlock(&padata_works_lock);
 161         local_bh_enable();
 162 }
 163
 164 /**
 165  * padata_do_parallel - padata parallelization function
 166  *
 167  * @ps: padatashell
 168  * @padata: object to be parallelized
 169  * @cb_cpu: pointer to the CPU that the serialization callback function should
 170  *          run on.  If it's not in the serial cpumask of @pinst
 171  *          (i.e. cpumask.cbcpu), this function selects a fallback CPU and if
 172  *          none found, returns -EINVAL.
 173  *
 174  * The parallelization callback function will run with BHs off.
 175  * Note: Every object which is parallelized by padata_do_parallel
 176  * must be seen by padata_do_serial.
 177  *
 178  * Return: 0 on success or else negative error code.
 179  */
 180 int padata_do_parallel(struct padata_shell *ps,
 181                        struct padata_priv *padata, int *cb_cpu)
 182 {
 183         struct padata_instance *pinst = ps->pinst;
 184         int i, cpu, cpu_index, err;
 185         struct parallel_data *pd;
 186         struct padata_work *pw;
 187
 188         rcu_read_lock_bh();
 189
 190         pd = rcu_dereference_bh(ps->pd);
 191
 192         err = -EINVAL;
 193         if (!(pinst->flags & PADATA_INIT) || pinst->flags & PADATA_INVALID)
 194                 goto out;
 195
 196         if (!cpumask_test_cpu(*cb_cpu, pd->cpumask.cbcpu)) {
 197                 if (!cpumask_weight(pd->cpumask.cbcpu))
 198                         goto out;
 199
 200                 /* Select an alternate fallback CPU and notify the caller. */
 201                 cpu_index = *cb_cpu % cpumask_weight(pd->cpumask.cbcpu);
 202
 203                 cpu = cpumask_first(pd->cpumask.cbcpu);
 204                 for (i = 0; i < cpu_index; i++)
 205                         cpu = cpumask_next(cpu, pd->cpumask.cbcpu);
 206
 207                 *cb_cpu = cpu;
 208         }
 209
 210         err =  -EBUSY;
 211         if ((pinst->flags & PADATA_RESET))
 212                 goto out;
 213
 214         atomic_inc(&pd->refcnt);
 215         padata->pd = pd;
 216         padata->cb_cpu = *cb_cpu;
 217
 218         rcu_read_unlock_bh();
 219
 220         spin_lock(&padata_works_lock);
 221         padata->seq_nr = ++pd->seq_nr;
 222         pw = padata_work_alloc();
 223         spin_unlock(&padata_works_lock);
 224         if (pw) {
 225                 padata_work_init(pw, padata_parallel_worker, padata, 0);
 226                 queue_work(pinst->parallel_wq, &pw->pw_work);
 227         } else {
 228                 /* Maximum works limit exceeded, run in the current task. */
 229                 padata->parallel(padata);
 230         }
 231
 232         return 0;
 233 out:
 234         rcu_read_unlock_bh();
 235
 236         return err;
 237 }
 238 EXPORT_SYMBOL(padata_do_parallel);
 239
 240 /*
 241  * padata_find_next - Find the next object that needs serialization.
 242  *
 243  * Return:
 244  * * A pointer to the control struct of the next object that needs
 245  *   serialization, if present in one of the percpu reorder queues.
 246  * * NULL, if the next object that needs serialization will
 247  *   be parallel processed by another cpu and is not yet present in
 248  *   the cpu's reorder queue.
 249  */
 250 static struct padata_priv *padata_find_next(struct parallel_data *pd,
 251                                             bool remove_object)
 252 {
 253         struct padata_parallel_queue *next_queue;
 254         struct padata_priv *padata;
 255         struct padata_list *reorder;
 256         int cpu = pd->cpu;
 257
 258         next_queue = per_cpu_ptr(pd->pqueue, cpu);
 259         reorder = &next_queue->reorder;
 260
 261         spin_lock(&reorder->lock);
 262         if (list_empty(&reorder->list)) {
 263                 spin_unlock(&reorder->lock);
 264                 return NULL;
 265         }
 266
 267         padata = list_entry(reorder->list.next, struct padata_priv, list);
 268
 269         /*
 270          * Checks the rare case where two or more parallel jobs have hashed to
 271          * the same CPU and one of the later ones finishes first.
 272          */
 273         if (padata->seq_nr != pd->processed) {
 274                 spin_unlock(&reorder->lock);
 275                 return NULL;
 276         }
 277
 278         if (remove_object) {
 279                 list_del_init(&padata->list);
 280                 ++pd->processed;
 281                 pd->cpu = cpumask_next_wrap(cpu, pd->cpumask.pcpu, -1, false);
 282         }
 283
 284         spin_unlock(&reorder->lock);
 285         return padata;
 286 }
 287
 288 static void padata_reorder(struct parallel_data *pd)
 289 {
 290         struct padata_instance *pinst = pd->ps->pinst;
 291         int cb_cpu;
 292         struct padata_priv *padata;
 293         struct padata_serial_queue *squeue;
 294         struct padata_parallel_queue *next_queue;
 295
 296         /*
 297          * We need to ensure that only one cpu can work on dequeueing of
 298          * the reorder queue the time. Calculating in which percpu reorder
 299          * queue the next object will arrive takes some time. A spinlock
 300          * would be highly contended. Also it is not clear in which order
 301          * the objects arrive to the reorder queues. So a cpu could wait to
 302          * get the lock just to notice that there is nothing to do at the
 303          * moment. Therefore we use a trylock and let the holder of the lock
 304          * care for all the objects enqueued during the holdtime of the lock.
 305          */
 306         if (!spin_trylock_bh(&pd->lock))
 307                 return;
 308
 309         while (1) {
 310                 padata = padata_find_next(pd, true);
 311
 312                 /*
 313                  * If the next object that needs serialization is parallel
 314                  * processed by another cpu and is still on it's way to the
 315                  * cpu's reorder queue, nothing to do for now.
 316                  */
 317                 if (!padata)
 318                         break;
 319
 320                 cb_cpu = padata->cb_cpu;
 321                 squeue = per_cpu_ptr(pd->squeue, cb_cpu);
 322
 323                 spin_lock(&squeue->serial.lock);
 324                 list_add_tail(&padata->list, &squeue->serial.list);
 325                 spin_unlock(&squeue->serial.lock);
 326
 327                 queue_work_on(cb_cpu, pinst->serial_wq, &squeue->work);
 328         }
 329
 330         spin_unlock_bh(&pd->lock);
 331
 332         /*
 333          * The next object that needs serialization might have arrived to
 334          * the reorder queues in the meantime.
 335          *
 336          * Ensure reorder queue is read after pd->lock is dropped so we see
 337          * new objects from another task in padata_do_serial.  Pairs with
 338          * smp_mb in padata_do_serial.
 339          */
 340         smp_mb();
 341
 342         next_queue = per_cpu_ptr(pd->pqueue, pd->cpu);
 343         if (!list_empty(&next_queue->reorder.list) &&
 344             padata_find_next(pd, false))
 345                 queue_work(pinst->serial_wq, &pd->reorder_work);
 346 }
 347
 348 static void invoke_padata_reorder(struct work_struct *work)
 349 {
 350         struct parallel_data *pd;
 351
 352         local_bh_disable();
 353         pd = container_of(work, struct parallel_data, reorder_work);
 354         padata_reorder(pd);
 355         local_bh_enable();
 356 }
 357
 358 static void padata_serial_worker(struct work_struct *serial_work)
 359 {
 360         struct padata_serial_queue *squeue;
 361         struct parallel_data *pd;
 362         LIST_HEAD(local_list);
 363         int cnt;
 364
 365         local_bh_disable();
 366         squeue = container_of(serial_work, struct padata_serial_queue, work);
 367         pd = squeue->pd;
 368
 369         spin_lock(&squeue->serial.lock);
 370         list_replace_init(&squeue->serial.list, &local_list);
 371         spin_unlock(&squeue->serial.lock);
 372
 373         cnt = 0;
 374
 375         while (!list_empty(&local_list)) {
 376                 struct padata_priv *padata;
 377
 378                 padata = list_entry(local_list.next,
 379                                     struct padata_priv, list);
 380
 381                 list_del_init(&padata->list);
 382
 383                 padata->serial(padata);
 384                 cnt++;
 385         }
 386         local_bh_enable();
 387
 388         if (atomic_sub_and_test(cnt, &pd->refcnt))
 389                 padata_free_pd(pd);
 390 }
 391
 392 /**
 393  * padata_do_serial - padata serialization function
 394  *
 395  * @padata: object to be serialized.
 396  *
 397  * padata_do_serial must be called for every parallelized object.
 398  * The serialization callback function will run with BHs off.
 399  */
 400 void padata_do_serial(struct padata_priv *padata)
 401 {
 402         struct parallel_data *pd = padata->pd;
 403         int hashed_cpu = padata_cpu_hash(pd, padata->seq_nr);
 404         struct padata_parallel_queue *pqueue = per_cpu_ptr(pd->pqueue,
 405                                                            hashed_cpu);
 406         struct padata_priv *cur;
 407
 408         spin_lock(&pqueue->reorder.lock);
 409         /* Sort in ascending order of sequence number. */
 410         list_for_each_entry_reverse(cur, &pqueue->reorder.list, list)
 411                 if (cur->seq_nr < padata->seq_nr)
 412                         break;
 413         list_add(&padata->list, &cur->list);
 414         spin_unlock(&pqueue->reorder.lock);
 415
 416         /*
 417          * Ensure the addition to the reorder list is ordered correctly
 418          * with the trylock of pd->lock in padata_reorder.  Pairs with smp_mb
 419          * in padata_reorder.
 420          */
 421         smp_mb();
 422
 423         padata_reorder(pd);
 424 }
 425 EXPORT_SYMBOL(padata_do_serial);
 426
 427 static int padata_setup_cpumasks(struct padata_instance *pinst)
 428 {
 429         struct workqueue_attrs *attrs;
 430         int err;
 431
 432         attrs = alloc_workqueue_attrs();
 433         if (!attrs)
 434                 return -ENOMEM;
 435
 436         /* Restrict parallel_wq workers to pd->cpumask.pcpu. */
 437         cpumask_copy(attrs->cpumask, pinst->cpumask.pcpu);
 438         err = apply_workqueue_attrs(pinst->parallel_wq, attrs);
 439         free_workqueue_attrs(attrs);
 440
 441         return err;
 442 }
 443
 444 static int pd_setup_cpumasks(struct parallel_data *pd,
 445                              const struct cpumask *pcpumask,
 446                              const struct cpumask *cbcpumask)
 447 {
 448         int err = -ENOMEM;
 449
 450         if (!alloc_cpumask_var(&pd->cpumask.pcpu, GFP_KERNEL))
 451                 goto out;
 452         if (!alloc_cpumask_var(&pd->cpumask.cbcpu, GFP_KERNEL))
 453                 goto free_pcpu_mask;
 454
 455         cpumask_copy(pd->cpumask.pcpu, pcpumask);
 456         cpumask_copy(pd->cpumask.cbcpu, cbcpumask);
 457
 458         return 0;
 459
 460 free_pcpu_mask:
 461         free_cpumask_var(pd->cpumask.pcpu);
 462 out:
 463         return err;
 464 }
 465
 466 static void __init padata_mt_helper(struct work_struct *w)
 467 {
 468         struct padata_work *pw = container_of(w, struct padata_work, pw_work);
 469         struct padata_mt_job_state *ps = pw->pw_data;
 470         struct padata_mt_job *job = ps->job;
 471         bool done;
 472
 473         spin_lock(&ps->lock);
 474
 475         while (job->size > 0) {
 476                 unsigned long start, size, end;
 477
 478                 start = job->start;
 479                 /* So end is chunk size aligned if enough work remains. */
 480                 size = roundup(start + 1, ps->chunk_size) - start;
 481                 size = min(size, job->size);
 482                 end = start + size;
 483
 484                 job->start = end;
 485                 job->size -= size;
 486
 487                 spin_unlock(&ps->lock);
 488                 job->thread_fn(start, end, job->fn_arg);
 489                 spin_lock(&ps->lock);
 490         }
 491
 492         ++ps->nworks_fini;
 493         done = (ps->nworks_fini == ps->nworks);
 494         spin_unlock(&ps->lock);
 495
 496         if (done)
 497                 complete(&ps->completion);
 498 }
 499
 500 /**
 501  * padata_do_multithreaded - run a multithreaded job
 502  * @job: Description of the job.
 503  *
 504  * See the definition of struct padata_mt_job for more details.
 505  */
 506 void __init padata_do_multithreaded(struct padata_mt_job *job)
 507 {
 508         /* In case threads finish at different times. */
 509         static const unsigned long load_balance_factor = 4;
 510         struct padata_work my_work, *pw;
 511         struct padata_mt_job_state ps;
 512         LIST_HEAD(works);
 513         int nworks;
 514
 515         if (job->size == 0)
 516                 return;
 517
 518         /* Ensure at least one thread when size < min_chunk. */
 519         nworks = max(job->size / job->min_chunk, 1ul);
 520         nworks = min(nworks, job->max_threads);
 521
 522         if (nworks == 1) {
 523                 /* Single thread, no coordination needed, cut to the chase. */
 524                 job->thread_fn(job->start, job->start + job->size, job->fn_arg);
 525                 return;
 526         }
 527
 528         spin_lock_init(&ps.lock);
 529         init_completion(&ps.completion);
 530         ps.job         = job;
 531         ps.nworks      = padata_work_alloc_mt(nworks, &ps, &works);
 532         ps.nworks_fini = 0;
 533
 534         /*
 535          * Chunk size is the amount of work a helper does per call to the
 536          * thread function.  Load balance large jobs between threads by
 537          * increasing the number of chunks, guarantee at least the minimum
 538          * chunk size from the caller, and honor the caller's alignment.
 539          */
 540         ps.chunk_size = job->size / (ps.nworks * load_balance_factor);
 541         ps.chunk_size = max(ps.chunk_size, job->min_chunk);
 542         ps.chunk_size = roundup(ps.chunk_size, job->align);
 543
 544         list_for_each_entry(pw, &works, pw_list)
 545                 queue_work(system_unbound_wq, &pw->pw_work);
 546
 547         /* Use the current thread, which saves starting a workqueue worker. */
 548         padata_work_init(&my_work, padata_mt_helper, &ps, PADATA_WORK_ONSTACK);
 549         padata_mt_helper(&my_work.pw_work);
 550
 551         /* Wait for all the helpers to finish. */
 552         wait_for_completion(&ps.completion);
 553
 554         destroy_work_on_stack(&my_work.pw_work);
 555         padata_works_free(&works);
 556 }
 557
 558 static void __padata_list_init(struct padata_list *pd_list)
 559 {
 560         INIT_LIST_HEAD(&pd_list->list);
 561         spin_lock_init(&pd_list->lock);
 562 }
 563
 564 /* Initialize all percpu queues used by serial workers */
 565 static void padata_init_squeues(struct parallel_data *pd)
 566 {
 567         int cpu;
 568         struct padata_serial_queue *squeue;
 569
 570         for_each_cpu(cpu, pd->cpumask.cbcpu) {
 571                 squeue = per_cpu_ptr(pd->squeue, cpu);
 572                 squeue->pd = pd;
 573                 __padata_list_init(&squeue->serial);
 574                 INIT_WORK(&squeue->work, padata_serial_worker);
 575         }
 576 }
 577
 578 /* Initialize all percpu queues used by parallel workers */
 579 static void padata_init_pqueues(struct parallel_data *pd)
 580 {
 581         int cpu;
 582         struct padata_parallel_queue *pqueue;
 583
 584         for_each_cpu(cpu, pd->cpumask.pcpu) {
 585                 pqueue = per_cpu_ptr(pd->pqueue, cpu);
 586
 587                 __padata_list_init(&pqueue->reorder);
 588                 atomic_set(&pqueue->num_obj, 0);
 589         }
 590 }
 591
 592 /* Allocate and initialize the internal cpumask dependend resources. */
 593 static struct parallel_data *padata_alloc_pd(struct padata_shell *ps)
 594 {
 595         struct padata_instance *pinst = ps->pinst;
 596         const struct cpumask *cbcpumask;
 597         const struct cpumask *pcpumask;
 598         struct parallel_data *pd;
 599
 600         cbcpumask = pinst->rcpumask.cbcpu;
 601         pcpumask = pinst->rcpumask.pcpu;
 602
 603         pd = kzalloc(sizeof(struct parallel_data), GFP_KERNEL);
 604         if (!pd)
 605                 goto err;
 606
 607         pd->pqueue = alloc_percpu(struct padata_parallel_queue);
 608         if (!pd->pqueue)
 609                 goto err_free_pd;
 610
 611         pd->squeue = alloc_percpu(struct padata_serial_queue);
 612         if (!pd->squeue)
 613                 goto err_free_pqueue;
 614
 615         pd->ps = ps;
 616         if (pd_setup_cpumasks(pd, pcpumask, cbcpumask))
 617                 goto err_free_squeue;
 618
 619         padata_init_pqueues(pd);
 620         padata_init_squeues(pd);
 621         pd->seq_nr = -1;
 622         atomic_set(&pd->refcnt, 1);
 623         spin_lock_init(&pd->lock);
 624         pd->cpu = cpumask_first(pd->cpumask.pcpu);
 625         INIT_WORK(&pd->reorder_work, invoke_padata_reorder);
 626
 627         return pd;
 628
 629 err_free_squeue:
 630         free_percpu(pd->squeue);
 631 err_free_pqueue:
 632         free_percpu(pd->pqueue);
 633 err_free_pd:
 634         kfree(pd);
 635 err:
 636         return NULL;
 637 }
 638
 639 static void padata_free_pd(struct parallel_data *pd)
 640 {
 641         free_cpumask_var(pd->cpumask.pcpu);
 642         free_cpumask_var(pd->cpumask.cbcpu);
 643         free_percpu(pd->pqueue);
 644         free_percpu(pd->squeue);
 645         kfree(pd);
 646 }
 647
 648 static void __padata_start(struct padata_instance *pinst)
 649 {
 650         pinst->flags |= PADATA_INIT;
 651 }
 652
 653 static void __padata_stop(struct padata_instance *pinst)
 654 {
 655         if (!(pinst->flags & PADATA_INIT))
 656                 return;
 657
 658         pinst->flags &= ~PADATA_INIT;
 659
 660         synchronize_rcu();
 661 }
 662
 663 /* Replace the internal control structure with a new one. */
 664 static int padata_replace_one(struct padata_shell *ps)
 665 {
 666         struct parallel_data *pd_new;
 667
 668         pd_new = padata_alloc_pd(ps);
 669         if (!pd_new)
 670                 return -ENOMEM;
 671
 672         ps->opd = rcu_dereference_protected(ps->pd, 1);
 673         rcu_assign_pointer(ps->pd, pd_new);
 674
 675         return 0;
 676 }
 677
 678 static int padata_replace(struct padata_instance *pinst)
 679 {
 680         struct padata_shell *ps;
 681         int err = 0;
 682
 683         pinst->flags |= PADATA_RESET;
 684
 685         cpumask_and(pinst->rcpumask.pcpu, pinst->cpumask.pcpu,
 686                     cpu_online_mask);
 687
 688         cpumask_and(pinst->rcpumask.cbcpu, pinst->cpumask.cbcpu,
 689                     cpu_online_mask);
 690
 691         list_for_each_entry(ps, &pinst->pslist, list) {
 692                 err = padata_replace_one(ps);
 693                 if (err)
 694                         break;
 695         }
 696
 697         synchronize_rcu();
 698
 699         list_for_each_entry_continue_reverse(ps, &pinst->pslist, list)
 700                 if (atomic_dec_and_test(&ps->opd->refcnt))
 701                         padata_free_pd(ps->opd);
 702
 703         pinst->flags &= ~PADATA_RESET;
 704
 705         return err;
 706 }
 707
 708 /* If cpumask contains no active cpu, we mark the instance as invalid. */
 709 static bool padata_validate_cpumask(struct padata_instance *pinst,
 710                                     const struct cpumask *cpumask)
 711 {
 712         if (!cpumask_intersects(cpumask, cpu_online_mask)) {
 713                 pinst->flags |= PADATA_INVALID;
 714                 return false;
 715         }
 716
 717         pinst->flags &= ~PADATA_INVALID;
 718         return true;
 719 }
 720
 721 static int __padata_set_cpumasks(struct padata_instance *pinst,
 722                                  cpumask_var_t pcpumask,
 723                                  cpumask_var_t cbcpumask)
 724 {
 725         int valid;
 726         int err;
 727
 728         valid = padata_validate_cpumask(pinst, pcpumask);
 729         if (!valid) {
 730                 __padata_stop(pinst);
 731                 goto out_replace;
 732         }
 733
 734         valid = padata_validate_cpumask(pinst, cbcpumask);
 735         if (!valid)
 736                 __padata_stop(pinst);
 737
 738 out_replace:
 739         cpumask_copy(pinst->cpumask.pcpu, pcpumask);
 740         cpumask_copy(pinst->cpumask.cbcpu, cbcpumask);
 741
 742         err = padata_setup_cpumasks(pinst) ?: padata_replace(pinst);
 743
 744         if (valid)
 745                 __padata_start(pinst);
 746
 747         return err;
 748 }
 749
 750 /**
 751  * padata_set_cpumask - Sets specified by @cpumask_type cpumask to the value
 752  *                      equivalent to @cpumask.
 753  * @pinst: padata instance
 754  * @cpumask_type: PADATA_CPU_SERIAL or PADATA_CPU_PARALLEL corresponding
 755  *                to parallel and serial cpumasks respectively.
 756  * @cpumask: the cpumask to use
 757  *
 758  * Return: 0 on success or negative error code
 759  */
 760 int padata_set_cpumask(struct padata_instance *pinst, int cpumask_type,
 761                        cpumask_var_t cpumask)
 762 {
 763         struct cpumask *serial_mask, *parallel_mask;
 764         int err = -EINVAL;
 765
 766         get_online_cpus();
 767         mutex_lock(&pinst->lock);
 768
 769         switch (cpumask_type) {
 770         case PADATA_CPU_PARALLEL:
 771                 serial_mask = pinst->cpumask.cbcpu;
 772                 parallel_mask = cpumask;
 773                 break;
 774         case PADATA_CPU_SERIAL:
 775                 parallel_mask = pinst->cpumask.pcpu;
 776                 serial_mask = cpumask;
 777                 break;
 778         default:
 779                  goto out;
 780         }
 781
 782         err =  __padata_set_cpumasks(pinst, parallel_mask, serial_mask);
 783
 784 out:
 785         mutex_unlock(&pinst->lock);
 786         put_online_cpus();
 787
 788         return err;
 789 }
 790 EXPORT_SYMBOL(padata_set_cpumask);
 791
 792 /**
 793  * padata_start - start the parallel processing
 794  *
 795  * @pinst: padata instance to start
 796  *
 797  * Return: 0 on success or negative error code
 798  */
 799 int padata_start(struct padata_instance *pinst)
 800 {
 801         int err = 0;
 802
 803         mutex_lock(&pinst->lock);
 804
 805         if (pinst->flags & PADATA_INVALID)
 806                 err = -EINVAL;
 807
 808         __padata_start(pinst);
 809
 810         mutex_unlock(&pinst->lock);
 811
 812         return err;
 813 }
 814 EXPORT_SYMBOL(padata_start);
 815
 816 /**
 817  * padata_stop - stop the parallel processing
 818  *
 819  * @pinst: padata instance to stop
 820  */
 821 void padata_stop(struct padata_instance *pinst)
 822 {
 823         mutex_lock(&pinst->lock);
 824         __padata_stop(pinst);
 825         mutex_unlock(&pinst->lock);
 826 }
 827 EXPORT_SYMBOL(padata_stop);
 828
 829 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 830
 831 static int __padata_add_cpu(struct padata_instance *pinst, int cpu)
 832 {
 833         int err = 0;
 834
 835         if (cpumask_test_cpu(cpu, cpu_online_mask)) {
 836                 err = padata_replace(pinst);
 837
 838                 if (padata_validate_cpumask(pinst, pinst->cpumask.pcpu) &&
 839                     padata_validate_cpumask(pinst, pinst->cpumask.cbcpu))
 840                         __padata_start(pinst);
 841         }
 842
 843         return err;
 844 }
 845
 846 static int __padata_remove_cpu(struct padata_instance *pinst, int cpu)
 847 {
 848         int err = 0;
 849
 850         if (!cpumask_test_cpu(cpu, cpu_online_mask)) {
 851                 if (!padata_validate_cpumask(pinst, pinst->cpumask.pcpu) ||
 852                     !padata_validate_cpumask(pinst, pinst->cpumask.cbcpu))
 853                         __padata_stop(pinst);
 854
 855                 err = padata_replace(pinst);
 856         }
 857
 858         return err;
 859 }
 860
 861 static inline int pinst_has_cpu(struct padata_instance *pinst, int cpu)
 862 {
 863         return cpumask_test_cpu(cpu, pinst->cpumask.pcpu) ||
 864                 cpumask_test_cpu(cpu, pinst->cpumask.cbcpu);
 865 }
 866
 867 static int padata_cpu_online(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
 868 {
 869         struct padata_instance *pinst;
 870         int ret;
 871
 872         pinst = hlist_entry_safe(node, struct padata_instance, cpu_online_node);
 873         if (!pinst_has_cpu(pinst, cpu))
 874                 return 0;
 875
 876         mutex_lock(&pinst->lock);
 877         ret = __padata_add_cpu(pinst, cpu);
 878         mutex_unlock(&pinst->lock);
 879         return ret;
 880 }
 881
 882 static int padata_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
 883 {
 884         struct padata_instance *pinst;
 885         int ret;
 886
 887         pinst = hlist_entry_safe(node, struct padata_instance, cpu_dead_node);
 888         if (!pinst_has_cpu(pinst, cpu))
 889                 return 0;
 890
 891         mutex_lock(&pinst->lock);
 892         ret = __padata_remove_cpu(pinst, cpu);
 893         mutex_unlock(&pinst->lock);
 894         return ret;
 895 }
 896
 897 static enum cpuhp_state hp_online;
 898 #endif
 899
 900 static void __padata_free(struct padata_instance *pinst)
 901 {
 902 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 903         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_PADATA_DEAD,
 904                                             &pinst->cpu_dead_node);
 905         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(hp_online, &pinst->cpu_online_node);
 906 #endif
 907
 908         WARN_ON(!list_empty(&pinst->pslist));
 909
 910         padata_stop(pinst);
 911         free_cpumask_var(pinst->rcpumask.cbcpu);
 912         free_cpumask_var(pinst->rcpumask.pcpu);
 913         free_cpumask_var(pinst->cpumask.pcpu);
 914         free_cpumask_var(pinst->cpumask.cbcpu);
 915         destroy_workqueue(pinst->serial_wq);
 916         destroy_workqueue(pinst->parallel_wq);
 917         kfree(pinst);
 918 }
 919
 920 #define kobj2pinst(_kobj)                                       \
 921         container_of(_kobj, struct padata_instance, kobj)
 922 #define attr2pentry(_attr)                                      \
 923         container_of(_attr, struct padata_sysfs_entry, attr)
 924
 925 static void padata_sysfs_release(struct kobject *kobj)
 926 {
 927         struct padata_instance *pinst = kobj2pinst(kobj);
 928         __padata_free(pinst);
 929 }
 930
 931 struct padata_sysfs_entry {
 932         struct attribute attr;
 933         ssize_t (*show)(struct padata_instance *, struct attribute *, char *);
 934         ssize_t (*store)(struct padata_instance *, struct attribute *,
 935                          const char *, size_t);
 936 };
 937
 938 static ssize_t show_cpumask(struct padata_instance *pinst,
 939                             struct attribute *attr,  char *buf)
 940 {
 941         struct cpumask *cpumask;
 942         ssize_t len;
 943
 944         mutex_lock(&pinst->lock);
 945         if (!strcmp(attr->name, "serial_cpumask"))
 946                 cpumask = pinst->cpumask.cbcpu;
 947         else
 948                 cpumask = pinst->cpumask.pcpu;
 949
 950         len = snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%*pb\n",
 951                        nr_cpu_ids, cpumask_bits(cpumask));
 952         mutex_unlock(&pinst->lock);
 953         return len < PAGE_SIZE ? len : -EINVAL;
 954 }
 955
 956 static ssize_t store_cpumask(struct padata_instance *pinst,
 957                              struct attribute *attr,
 958                              const char *buf, size_t count)
 959 {
 960         cpumask_var_t new_cpumask;
 961         ssize_t ret;
 962         int mask_type;
 963
 964         if (!alloc_cpumask_var(&new_cpumask, GFP_KERNEL))
 965                 return -ENOMEM;
 966
 967         ret = bitmap_parse(buf, count, cpumask_bits(new_cpumask),
 968                            nr_cpumask_bits);
 969         if (ret < 0)
 970                 goto out;
 971
 972         mask_type = !strcmp(attr->name, "serial_cpumask") ?
 973                 PADATA_CPU_SERIAL : PADATA_CPU_PARALLEL;
 974         ret = padata_set_cpumask(pinst, mask_type, new_cpumask);
 975         if (!ret)
 976                 ret = count;
 977
 978 out:
 979         free_cpumask_var(new_cpumask);
 980         return ret;
 981 }
 982
 983 #define PADATA_ATTR_RW(_name, _show_name, _store_name)          \
 984         static struct padata_sysfs_entry _name##_attr =         \
 985                 __ATTR(_name, 0644, _show_name, _store_name)
 986 #define PADATA_ATTR_RO(_name, _show_name)               \
 987         static struct padata_sysfs_entry _name##_attr = \
 988                 __ATTR(_name, 0400, _show_name, NULL)
 989
 990 PADATA_ATTR_RW(serial_cpumask, show_cpumask, store_cpumask);
 991 PADATA_ATTR_RW(parallel_cpumask, show_cpumask, store_cpumask);
 992
 993 /*
 994  * Padata sysfs provides the following objects:
 995  * serial_cpumask   [RW] - cpumask for serial workers
 996  * parallel_cpumask [RW] - cpumask for parallel workers
 997  */
 998 static struct attribute *padata_default_attrs[] = {
 999         &serial_cpumask_attr.attr,
1000         &parallel_cpumask_attr.attr,
1001         NULL,
1002 };
1003 ATTRIBUTE_GROUPS(padata_default);
1004
1005 static ssize_t padata_sysfs_show(struct kobject *kobj,
1006                                  struct attribute *attr, char *buf)
1007 {
1008         struct padata_instance *pinst;
1009         struct padata_sysfs_entry *pentry;
1010         ssize_t ret = -EIO;
1011
1012         pinst = kobj2pinst(kobj);
1013         pentry = attr2pentry(attr);
1014         if (pentry->show)
1015                 ret = pentry->show(pinst, attr, buf);
1016
1017         return ret;
1018 }
1019
1020 static ssize_t padata_sysfs_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
1021                                   const char *buf, size_t count)
1022 {
1023         struct padata_instance *pinst;
1024         struct padata_sysfs_entry *pentry;
1025         ssize_t ret = -EIO;
1026
1027         pinst = kobj2pinst(kobj);
1028         pentry = attr2pentry(attr);
1029         if (pentry->show)
1030                 ret = pentry->store(pinst, attr, buf, count);
1031
1032         return ret;
1033 }
1034
1035 static const struct sysfs_ops padata_sysfs_ops = {
1036         .show = padata_sysfs_show,
1037         .store = padata_sysfs_store,
1038 };
1039
1040 static struct kobj_type padata_attr_type = {
1041         .sysfs_ops = &padata_sysfs_ops,
1042         .default_groups = padata_default_groups,
1043         .release = padata_sysfs_release,
1044 };
1045
1046 /**
1047  * padata_alloc - allocate and initialize a padata instance and specify
1048  *                cpumasks for serial and parallel workers.
1049  *
1050  * @name: used to identify the instance
1051  * @pcpumask: cpumask that will be used for padata parallelization
1052  * @cbcpumask: cpumask that will be used for padata serialization
1053  *
1054  * Return: new instance on success, NULL on error
1055  */
1056 static struct padata_instance *padata_alloc(const char *name,
1057                                             const struct cpumask *pcpumask,
1058                                             const struct cpumask *cbcpumask)
1059 {
1060         struct padata_instance *pinst;
1061
1062         pinst = kzalloc(sizeof(struct padata_instance), GFP_KERNEL);
1063         if (!pinst)
1064                 goto err;
1065
1066         pinst->parallel_wq = alloc_workqueue("%s_parallel", WQ_UNBOUND, 0,
1067                                              name);
1068         if (!pinst->parallel_wq)
1069                 goto err_free_inst;
1070
1071         get_online_cpus();
1072
1073         pinst->serial_wq = alloc_workqueue("%s_serial", WQ_MEM_RECLAIM |
1074                                            WQ_CPU_INTENSIVE, 1, name);
1075         if (!pinst->serial_wq)
1076                 goto err_put_cpus;
1077
1078         if (!alloc_cpumask_var(&pinst->cpumask.pcpu, GFP_KERNEL))
1079                 goto err_free_serial_wq;
1080         if (!alloc_cpumask_var(&pinst->cpumask.cbcpu, GFP_KERNEL)) {
1081                 free_cpumask_var(pinst->cpumask.pcpu);
1082                 goto err_free_serial_wq;
1083         }
1084         if (!padata_validate_cpumask(pinst, pcpumask) ||
1085             !padata_validate_cpumask(pinst, cbcpumask))
1086                 goto err_free_masks;
1087
1088         if (!alloc_cpumask_var(&pinst->rcpumask.pcpu, GFP_KERNEL))
1089                 goto err_free_masks;
1090         if (!alloc_cpumask_var(&pinst->rcpumask.cbcpu, GFP_KERNEL))
1091                 goto err_free_rcpumask_pcpu;
1092
1093         INIT_LIST_HEAD(&pinst->pslist);
1094
1095         cpumask_copy(pinst->cpumask.pcpu, pcpumask);
1096         cpumask_copy(pinst->cpumask.cbcpu, cbcpumask);
1097         cpumask_and(pinst->rcpumask.pcpu, pcpumask, cpu_online_mask);
1098         cpumask_and(pinst->rcpumask.cbcpu, cbcpumask, cpu_online_mask);
1099
1100         if (padata_setup_cpumasks(pinst))
1101                 goto err_free_rcpumask_cbcpu;
1102
1103         pinst->flags = 0;
1104
1105         kobject_init(&pinst->kobj, &padata_attr_type);
1106         mutex_init(&pinst->lock);
1107
1108 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1109         cpuhp_state_add_instance_nocalls_cpuslocked(hp_online,
1110                                                     &pinst->cpu_online_node);
1111         cpuhp_state_add_instance_nocalls_cpuslocked(CPUHP_PADATA_DEAD,
1112                                                     &pinst->cpu_dead_node);
1113 #endif
1114
1115         put_online_cpus();
1116
1117         return pinst;
1118
1119 err_free_rcpumask_cbcpu:
1120         free_cpumask_var(pinst->rcpumask.cbcpu);
1121 err_free_rcpumask_pcpu:
1122         free_cpumask_var(pinst->rcpumask.pcpu);
1123 err_free_masks:
1124         free_cpumask_var(pinst->cpumask.pcpu);
1125         free_cpumask_var(pinst->cpumask.cbcpu);
1126 err_free_serial_wq:
1127         destroy_workqueue(pinst->serial_wq);
1128 err_put_cpus:
1129         put_online_cpus();
1130         destroy_workqueue(pinst->parallel_wq);
1131 err_free_inst:
1132         kfree(pinst);
1133 err:
1134         return NULL;
1135 }
1136
1137 /**
1138  * padata_alloc_possible - Allocate and initialize padata instance.
1139  *                         Use the cpu_possible_mask for serial and
1140  *                         parallel workers.
1141  *
1142  * @name: used to identify the instance
1143  *
1144  * Return: new instance on success, NULL on error
1145  */
1146 struct padata_instance *padata_alloc_possible(const char *name)
1147 {
1148         return padata_alloc(name, cpu_possible_mask, cpu_possible_mask);
1149 }
1150 EXPORT_SYMBOL(padata_alloc_possible);
1151
1152 /**
1153  * padata_free - free a padata instance
1154  *
1155  * @pinst: padata instance to free
1156  */
1157 void padata_free(struct padata_instance *pinst)
1158 {
1159         kobject_put(&pinst->kobj);
1160 }
1161 EXPORT_SYMBOL(padata_free);
1162
1163 /**
1164  * padata_alloc_shell - Allocate and initialize padata shell.
1165  *
1166  * @pinst: Parent padata_instance object.
1167  *
1168  * Return: new shell on success, NULL on error
1169  */
1170 struct padata_shell *padata_alloc_shell(struct padata_instance *pinst)
1171 {
1172         struct parallel_data *pd;
1173         struct padata_shell *ps;
1174
1175         ps = kzalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
1176         if (!ps)
1177                 goto out;
1178
1179         ps->pinst = pinst;
1180
1181         get_online_cpus();
1182         pd = padata_alloc_pd(ps);
1183         put_online_cpus();
1184
1185         if (!pd)
1186                 goto out_free_ps;
1187
1188         mutex_lock(&pinst->lock);
1189         RCU_INIT_POINTER(ps->pd, pd);
1190         list_add(&ps->list, &pinst->pslist);
1191         mutex_unlock(&pinst->lock);
1192
1193         return ps;
1194
1195 out_free_ps:
1196         kfree(ps);
1197 out:
1198         return NULL;
1199 }
1200 EXPORT_SYMBOL(padata_alloc_shell);
1201
1202 /**
1203  * padata_free_shell - free a padata shell
1204  *
1205  * @ps: padata shell to free
1206  */
1207 void padata_free_shell(struct padata_shell *ps)
1208 {
1209         if (!ps)
1210                 return;
1211
1212         mutex_lock(&ps->pinst->lock);
1213         list_del(&ps->list);
1214         padata_free_pd(rcu_dereference_protected(ps->pd, 1));
1215         mutex_unlock(&ps->pinst->lock);
1216
1217         kfree(ps);
1218 }
1219 EXPORT_SYMBOL(padata_free_shell);
1220
1221 void __init padata_init(void)
1222 {
1223         unsigned int i, possible_cpus;
1224 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1225         int ret;
1226
1227         ret = cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "padata:online",
1228                                       padata_cpu_online, NULL);
1229         if (ret < 0)
1230                 goto err;
1231         hp_online = ret;
1232
1233         ret = cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_PADATA_DEAD, "padata:dead",
1234                                       NULL, padata_cpu_dead);
1235         if (ret < 0)
1236                 goto remove_online_state;
1237 #endif
1238
1239         possible_cpus = num_possible_cpus();
1240         padata_works = kmalloc_array(possible_cpus, sizeof(struct padata_work),
1241                                      GFP_KERNEL);
1242         if (!padata_works)
1243                 goto remove_dead_state;
1244
1245         for (i = 0; i < possible_cpus; ++i)
1246                 list_add(&padata_works[i].pw_list, &padata_free_works);
1247
1248         return;
1249
1250 remove_dead_state:
1251 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1252         cpuhp_remove_multi_state(CPUHP_PADATA_DEAD);
1253 remove_online_state:
1254         cpuhp_remove_multi_state(hp_online);
1255 err:
1256 #endif
1257         pr_warn("padata: initialization failed\n");
1258 }