mm/vma: introduce VM_ACCESS_FLAGS
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / percpu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm/percpu.c - percpu memory allocator
4  *
5  * Copyright (C) 2009           SUSE Linux Products GmbH
6  * Copyright (C) 2009           Tejun Heo <tj@kernel.org>
7  *
8  * Copyright (C) 2017           Facebook Inc.
9  * Copyright (C) 2017           Dennis Zhou <dennis@kernel.org>
10  *
11  * The percpu allocator handles both static and dynamic areas.  Percpu
12  * areas are allocated in chunks which are divided into units.  There is
13  * a 1-to-1 mapping for units to possible cpus.  These units are grouped
14  * based on NUMA properties of the machine.
15  *
16  *  c0                           c1                         c2
17  *  -------------------          -------------------        ------------
18  * | u0 | u1 | u2 | u3 |        | u0 | u1 | u2 | u3 |      | u0 | u1 | u
19  *  -------------------  ......  -------------------  ....  ------------
20  *
21  * Allocation is done by offsets into a unit's address space.  Ie., an
22  * area of 512 bytes at 6k in c1 occupies 512 bytes at 6k in c1:u0,
23  * c1:u1, c1:u2, etc.  On NUMA machines, the mapping may be non-linear
24  * and even sparse.  Access is handled by configuring percpu base
25  * registers according to the cpu to unit mappings and offsetting the
26  * base address using pcpu_unit_size.
27  *
28  * There is special consideration for the first chunk which must handle
29  * the static percpu variables in the kernel image as allocation services
30  * are not online yet.  In short, the first chunk is structured like so:
31  *
32  *                  <Static | [Reserved] | Dynamic>
33  *
34  * The static data is copied from the original section managed by the
35  * linker.  The reserved section, if non-zero, primarily manages static
36  * percpu variables from kernel modules.  Finally, the dynamic section
37  * takes care of normal allocations.
38  *
39  * The allocator organizes chunks into lists according to free size and
40  * tries to allocate from the fullest chunk first.  Each chunk is managed
41  * by a bitmap with metadata blocks.  The allocation map is updated on
42  * every allocation and free to reflect the current state while the boundary
43  * map is only updated on allocation.  Each metadata block contains
44  * information to help mitigate the need to iterate over large portions
45  * of the bitmap.  The reverse mapping from page to chunk is stored in
46  * the page's index.  Lastly, units are lazily backed and grow in unison.
47  *
48  * There is a unique conversion that goes on here between bytes and bits.
49  * Each bit represents a fragment of size PCPU_MIN_ALLOC_SIZE.  The chunk
50  * tracks the number of pages it is responsible for in nr_pages.  Helper
51  * functions are used to convert from between the bytes, bits, and blocks.
52  * All hints are managed in bits unless explicitly stated.
53  *
54  * To use this allocator, arch code should do the following:
55  *
56  * - define __addr_to_pcpu_ptr() and __pcpu_ptr_to_addr() to translate
57  *   regular address to percpu pointer and back if they need to be
58  *   different from the default
59  *
60  * - use pcpu_setup_first_chunk() during percpu area initialization to
61  *   setup the first chunk containing the kernel static percpu area
62  */
63
64 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
65
66 #include <linux/bitmap.h>
67 #include <linux/memblock.h>
68 #include <linux/err.h>
69 #include <linux/lcm.h>
70 #include <linux/list.h>
71 #include <linux/log2.h>
72 #include <linux/mm.h>
73 #include <linux/module.h>
74 #include <linux/mutex.h>
75 #include <linux/percpu.h>
76 #include <linux/pfn.h>
77 #include <linux/slab.h>
78 #include <linux/spinlock.h>
79 #include <linux/vmalloc.h>
80 #include <linux/workqueue.h>
81 #include <linux/kmemleak.h>
82 #include <linux/sched.h>
83
84 #include <asm/cacheflush.h>
85 #include <asm/sections.h>
86 #include <asm/tlbflush.h>
87 #include <asm/io.h>
88
89 #define CREATE_TRACE_POINTS
90 #include <trace/events/percpu.h>
91
92 #include "percpu-internal.h"
93
94 /* the slots are sorted by free bytes left, 1-31 bytes share the same slot */
95 #define PCPU_SLOT_BASE_SHIFT            5
96 /* chunks in slots below this are subject to being sidelined on failed alloc */
97 #define PCPU_SLOT_FAIL_THRESHOLD        3
98
99 #define PCPU_EMPTY_POP_PAGES_LOW        2
100 #define PCPU_EMPTY_POP_PAGES_HIGH       4
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /* default addr <-> pcpu_ptr mapping, override in asm/percpu.h if necessary */
104 #ifndef __addr_to_pcpu_ptr
105 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)                                        \
106         (void __percpu *)((unsigned long)(addr) -                       \
107                           (unsigned long)pcpu_base_addr +               \
108                           (unsigned long)__per_cpu_start)
109 #endif
110 #ifndef __pcpu_ptr_to_addr
111 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)                                         \
112         (void __force *)((unsigned long)(ptr) +                         \
113                          (unsigned long)pcpu_base_addr -                \
114                          (unsigned long)__per_cpu_start)
115 #endif
116 #else   /* CONFIG_SMP */
117 /* on UP, it's always identity mapped */
118 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)        (void __percpu *)(addr)
119 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)         (void __force *)(ptr)
120 #endif  /* CONFIG_SMP */
121
122 static int pcpu_unit_pages __ro_after_init;
123 static int pcpu_unit_size __ro_after_init;
124 static int pcpu_nr_units __ro_after_init;
125 static int pcpu_atom_size __ro_after_init;
126 int pcpu_nr_slots __ro_after_init;
127 static size_t pcpu_chunk_struct_size __ro_after_init;
128
129 /* cpus with the lowest and highest unit addresses */
130 static unsigned int pcpu_low_unit_cpu __ro_after_init;
131 static unsigned int pcpu_high_unit_cpu __ro_after_init;
132
133 /* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
134 void *pcpu_base_addr __ro_after_init;
135 EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
136
137 static const int *pcpu_unit_map __ro_after_init;                /* cpu -> unit */
138 const unsigned long *pcpu_unit_offsets __ro_after_init; /* cpu -> unit offset */
139
140 /* group information, used for vm allocation */
141 static int pcpu_nr_groups __ro_after_init;
142 static const unsigned long *pcpu_group_offsets __ro_after_init;
143 static const size_t *pcpu_group_sizes __ro_after_init;
144
145 /*
146  * The first chunk which always exists.  Note that unlike other
147  * chunks, this one can be allocated and mapped in several different
148  * ways and thus often doesn't live in the vmalloc area.
149  */
150 struct pcpu_chunk *pcpu_first_chunk __ro_after_init;
151
152 /*
153  * Optional reserved chunk.  This chunk reserves part of the first
154  * chunk and serves it for reserved allocations.  When the reserved
155  * region doesn't exist, the following variable is NULL.
156  */
157 struct pcpu_chunk *pcpu_reserved_chunk __ro_after_init;
158
159 DEFINE_SPINLOCK(pcpu_lock);     /* all internal data structures */
160 static DEFINE_MUTEX(pcpu_alloc_mutex);  /* chunk create/destroy, [de]pop, map ext */
161
162 struct list_head *pcpu_slot __ro_after_init; /* chunk list slots */
163
164 /* chunks which need their map areas extended, protected by pcpu_lock */
165 static LIST_HEAD(pcpu_map_extend_chunks);
166
167 /*
168  * The number of empty populated pages, protected by pcpu_lock.  The
169  * reserved chunk doesn't contribute to the count.
170  */
171 int pcpu_nr_empty_pop_pages;
172
173 /*
174  * The number of populated pages in use by the allocator, protected by
175  * pcpu_lock.  This number is kept per a unit per chunk (i.e. when a page gets
176  * allocated/deallocated, it is allocated/deallocated in all units of a chunk
177  * and increments/decrements this count by 1).
178  */
179 static unsigned long pcpu_nr_populated;
180
181 /*
182  * Balance work is used to populate or destroy chunks asynchronously.  We
183  * try to keep the number of populated free pages between
184  * PCPU_EMPTY_POP_PAGES_LOW and HIGH for atomic allocations and at most one
185  * empty chunk.
186  */
187 static void pcpu_balance_workfn(struct work_struct *work);
188 static DECLARE_WORK(pcpu_balance_work, pcpu_balance_workfn);
189 static bool pcpu_async_enabled __read_mostly;
190 static bool pcpu_atomic_alloc_failed;
191
192 static void pcpu_schedule_balance_work(void)
193 {
194         if (pcpu_async_enabled)
195                 schedule_work(&pcpu_balance_work);
196 }
197
198 /**
199  * pcpu_addr_in_chunk - check if the address is served from this chunk
200  * @chunk: chunk of interest
201  * @addr: percpu address
202  *
203  * RETURNS:
204  * True if the address is served from this chunk.
205  */
206 static bool pcpu_addr_in_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, void *addr)
207 {
208         void *start_addr, *end_addr;
209
210         if (!chunk)
211                 return false;
212
213         start_addr = chunk->base_addr + chunk->start_offset;
214         end_addr = chunk->base_addr + chunk->nr_pages * PAGE_SIZE -
215                    chunk->end_offset;
216
217         return addr >= start_addr && addr < end_addr;
218 }
219
220 static int __pcpu_size_to_slot(int size)
221 {
222         int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
223         return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
224 }
225
226 static int pcpu_size_to_slot(int size)
227 {
228         if (size == pcpu_unit_size)
229                 return pcpu_nr_slots - 1;
230         return __pcpu_size_to_slot(size);
231 }
232
233 static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
234 {
235         const struct pcpu_block_md *chunk_md = &chunk->chunk_md;
236
237         if (chunk->free_bytes < PCPU_MIN_ALLOC_SIZE ||
238             chunk_md->contig_hint == 0)
239                 return 0;
240
241         return pcpu_size_to_slot(chunk_md->contig_hint * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
242 }
243
244 /* set the pointer to a chunk in a page struct */
245 static void pcpu_set_page_chunk(struct page *page, struct pcpu_chunk *pcpu)
246 {
247         page->index = (unsigned long)pcpu;
248 }
249
250 /* obtain pointer to a chunk from a page struct */
251 static struct pcpu_chunk *pcpu_get_page_chunk(struct page *page)
252 {
253         return (struct pcpu_chunk *)page->index;
254 }
255
256 static int __maybe_unused pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
257 {
258         return pcpu_unit_map[cpu] * pcpu_unit_pages + page_idx;
259 }
260
261 static unsigned long pcpu_unit_page_offset(unsigned int cpu, int page_idx)
262 {
263         return pcpu_unit_offsets[cpu] + (page_idx << PAGE_SHIFT);
264 }
265
266 static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
267                                      unsigned int cpu, int page_idx)
268 {
269         return (unsigned long)chunk->base_addr +
270                pcpu_unit_page_offset(cpu, page_idx);
271 }
272
273 /*
274  * The following are helper functions to help access bitmaps and convert
275  * between bitmap offsets to address offsets.
276  */
277 static unsigned long *pcpu_index_alloc_map(struct pcpu_chunk *chunk, int index)
278 {
279         return chunk->alloc_map +
280                (index * PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS / BITS_PER_LONG);
281 }
282
283 static unsigned long pcpu_off_to_block_index(int off)
284 {
285         return off / PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
286 }
287
288 static unsigned long pcpu_off_to_block_off(int off)
289 {
290         return off & (PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS - 1);
291 }
292
293 static unsigned long pcpu_block_off_to_off(int index, int off)
294 {
295         return index * PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS + off;
296 }
297
298 /*
299  * pcpu_next_hint - determine which hint to use
300  * @block: block of interest
301  * @alloc_bits: size of allocation
302  *
303  * This determines if we should scan based on the scan_hint or first_free.
304  * In general, we want to scan from first_free to fulfill allocations by
305  * first fit.  However, if we know a scan_hint at position scan_hint_start
306  * cannot fulfill an allocation, we can begin scanning from there knowing
307  * the contig_hint will be our fallback.
308  */
309 static int pcpu_next_hint(struct pcpu_block_md *block, int alloc_bits)
310 {
311         /*
312          * The three conditions below determine if we can skip past the
313          * scan_hint.  First, does the scan hint exist.  Second, is the
314          * contig_hint after the scan_hint (possibly not true iff
315          * contig_hint == scan_hint).  Third, is the allocation request
316          * larger than the scan_hint.
317          */
318         if (block->scan_hint &&
319             block->contig_hint_start > block->scan_hint_start &&
320             alloc_bits > block->scan_hint)
321                 return block->scan_hint_start + block->scan_hint;
322
323         return block->first_free;
324 }
325
326 /**
327  * pcpu_next_md_free_region - finds the next hint free area
328  * @chunk: chunk of interest
329  * @bit_off: chunk offset
330  * @bits: size of free area
331  *
332  * Helper function for pcpu_for_each_md_free_region.  It checks
333  * block->contig_hint and performs aggregation across blocks to find the
334  * next hint.  It modifies bit_off and bits in-place to be consumed in the
335  * loop.
336  */
337 static void pcpu_next_md_free_region(struct pcpu_chunk *chunk, int *bit_off,
338                                      int *bits)
339 {
340         int i = pcpu_off_to_block_index(*bit_off);
341         int block_off = pcpu_off_to_block_off(*bit_off);
342         struct pcpu_block_md *block;
343
344         *bits = 0;
345         for (block = chunk->md_blocks + i; i < pcpu_chunk_nr_blocks(chunk);
346              block++, i++) {
347                 /* handles contig area across blocks */
348                 if (*bits) {
349                         *bits += block->left_free;
350                         if (block->left_free == PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
351                                 continue;
352                         return;
353                 }
354
355                 /*
356                  * This checks three things.  First is there a contig_hint to
357                  * check.  Second, have we checked this hint before by
358                  * comparing the block_off.  Third, is this the same as the
359                  * right contig hint.  In the last case, it spills over into
360                  * the next block and should be handled by the contig area
361                  * across blocks code.
362                  */
363                 *bits = block->contig_hint;
364                 if (*bits && block->contig_hint_start >= block_off &&
365                     *bits + block->contig_hint_start < PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS) {
366                         *bit_off = pcpu_block_off_to_off(i,
367                                         block->contig_hint_start);
368                         return;
369                 }
370                 /* reset to satisfy the second predicate above */
371                 block_off = 0;
372
373                 *bits = block->right_free;
374                 *bit_off = (i + 1) * PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS - block->right_free;
375         }
376 }
377
378 /**
379  * pcpu_next_fit_region - finds fit areas for a given allocation request
380  * @chunk: chunk of interest
381  * @alloc_bits: size of allocation
382  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
383  * @bit_off: chunk offset
384  * @bits: size of free area
385  *
386  * Finds the next free region that is viable for use with a given size and
387  * alignment.  This only returns if there is a valid area to be used for this
388  * allocation.  block->first_free is returned if the allocation request fits
389  * within the block to see if the request can be fulfilled prior to the contig
390  * hint.
391  */
392 static void pcpu_next_fit_region(struct pcpu_chunk *chunk, int alloc_bits,
393                                  int align, int *bit_off, int *bits)
394 {
395         int i = pcpu_off_to_block_index(*bit_off);
396         int block_off = pcpu_off_to_block_off(*bit_off);
397         struct pcpu_block_md *block;
398
399         *bits = 0;
400         for (block = chunk->md_blocks + i; i < pcpu_chunk_nr_blocks(chunk);
401              block++, i++) {
402                 /* handles contig area across blocks */
403                 if (*bits) {
404                         *bits += block->left_free;
405                         if (*bits >= alloc_bits)
406                                 return;
407                         if (block->left_free == PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
408                                 continue;
409                 }
410
411                 /* check block->contig_hint */
412                 *bits = ALIGN(block->contig_hint_start, align) -
413                         block->contig_hint_start;
414                 /*
415                  * This uses the block offset to determine if this has been
416                  * checked in the prior iteration.
417                  */
418                 if (block->contig_hint &&
419                     block->contig_hint_start >= block_off &&
420                     block->contig_hint >= *bits + alloc_bits) {
421                         int start = pcpu_next_hint(block, alloc_bits);
422
423                         *bits += alloc_bits + block->contig_hint_start -
424                                  start;
425                         *bit_off = pcpu_block_off_to_off(i, start);
426                         return;
427                 }
428                 /* reset to satisfy the second predicate above */
429                 block_off = 0;
430
431                 *bit_off = ALIGN(PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS - block->right_free,
432                                  align);
433                 *bits = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS - *bit_off;
434                 *bit_off = pcpu_block_off_to_off(i, *bit_off);
435                 if (*bits >= alloc_bits)
436                         return;
437         }
438
439         /* no valid offsets were found - fail condition */
440         *bit_off = pcpu_chunk_map_bits(chunk);
441 }
442
443 /*
444  * Metadata free area iterators.  These perform aggregation of free areas
445  * based on the metadata blocks and return the offset @bit_off and size in
446  * bits of the free area @bits.  pcpu_for_each_fit_region only returns when
447  * a fit is found for the allocation request.
448  */
449 #define pcpu_for_each_md_free_region(chunk, bit_off, bits)              \
450         for (pcpu_next_md_free_region((chunk), &(bit_off), &(bits));    \
451              (bit_off) < pcpu_chunk_map_bits((chunk));                  \
452              (bit_off) += (bits) + 1,                                   \
453              pcpu_next_md_free_region((chunk), &(bit_off), &(bits)))
454
455 #define pcpu_for_each_fit_region(chunk, alloc_bits, align, bit_off, bits)     \
456         for (pcpu_next_fit_region((chunk), (alloc_bits), (align), &(bit_off), \
457                                   &(bits));                                   \
458              (bit_off) < pcpu_chunk_map_bits((chunk));                        \
459              (bit_off) += (bits),                                             \
460              pcpu_next_fit_region((chunk), (alloc_bits), (align), &(bit_off), \
461                                   &(bits)))
462
463 /**
464  * pcpu_mem_zalloc - allocate memory
465  * @size: bytes to allocate
466  * @gfp: allocation flags
467  *
468  * Allocate @size bytes.  If @size is smaller than PAGE_SIZE,
469  * kzalloc() is used; otherwise, the equivalent of vzalloc() is used.
470  * This is to facilitate passing through whitelisted flags.  The
471  * returned memory is always zeroed.
472  *
473  * RETURNS:
474  * Pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
475  */
476 static void *pcpu_mem_zalloc(size_t size, gfp_t gfp)
477 {
478         if (WARN_ON_ONCE(!slab_is_available()))
479                 return NULL;
480
481         if (size <= PAGE_SIZE)
482                 return kzalloc(size, gfp);
483         else
484                 return __vmalloc(size, gfp | __GFP_ZERO, PAGE_KERNEL);
485 }
486
487 /**
488  * pcpu_mem_free - free memory
489  * @ptr: memory to free
490  *
491  * Free @ptr.  @ptr should have been allocated using pcpu_mem_zalloc().
492  */
493 static void pcpu_mem_free(void *ptr)
494 {
495         kvfree(ptr);
496 }
497
498 static void __pcpu_chunk_move(struct pcpu_chunk *chunk, int slot,
499                               bool move_front)
500 {
501         if (chunk != pcpu_reserved_chunk) {
502                 if (move_front)
503                         list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[slot]);
504                 else
505                         list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[slot]);
506         }
507 }
508
509 static void pcpu_chunk_move(struct pcpu_chunk *chunk, int slot)
510 {
511         __pcpu_chunk_move(chunk, slot, true);
512 }
513
514 /**
515  * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
516  * @chunk: chunk of interest
517  * @oslot: the previous slot it was on
518  *
519  * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
520  * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
521  * moved to the slot.  Note that the reserved chunk is never put on
522  * chunk slots.
523  *
524  * CONTEXT:
525  * pcpu_lock.
526  */
527 static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
528 {
529         int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
530
531         if (oslot != nslot)
532                 __pcpu_chunk_move(chunk, nslot, oslot < nslot);
533 }
534
535 /*
536  * pcpu_update_empty_pages - update empty page counters
537  * @chunk: chunk of interest
538  * @nr: nr of empty pages
539  *
540  * This is used to keep track of the empty pages now based on the premise
541  * a md_block covers a page.  The hint update functions recognize if a block
542  * is made full or broken to calculate deltas for keeping track of free pages.
543  */
544 static inline void pcpu_update_empty_pages(struct pcpu_chunk *chunk, int nr)
545 {
546         chunk->nr_empty_pop_pages += nr;
547         if (chunk != pcpu_reserved_chunk)
548                 pcpu_nr_empty_pop_pages += nr;
549 }
550
551 /*
552  * pcpu_region_overlap - determines if two regions overlap
553  * @a: start of first region, inclusive
554  * @b: end of first region, exclusive
555  * @x: start of second region, inclusive
556  * @y: end of second region, exclusive
557  *
558  * This is used to determine if the hint region [a, b) overlaps with the
559  * allocated region [x, y).
560  */
561 static inline bool pcpu_region_overlap(int a, int b, int x, int y)
562 {
563         return (a < y) && (x < b);
564 }
565
566 /**
567  * pcpu_block_update - updates a block given a free area
568  * @block: block of interest
569  * @start: start offset in block
570  * @end: end offset in block
571  *
572  * Updates a block given a known free area.  The region [start, end) is
573  * expected to be the entirety of the free area within a block.  Chooses
574  * the best starting offset if the contig hints are equal.
575  */
576 static void pcpu_block_update(struct pcpu_block_md *block, int start, int end)
577 {
578         int contig = end - start;
579
580         block->first_free = min(block->first_free, start);
581         if (start == 0)
582                 block->left_free = contig;
583
584         if (end == block->nr_bits)
585                 block->right_free = contig;
586
587         if (contig > block->contig_hint) {
588                 /* promote the old contig_hint to be the new scan_hint */
589                 if (start > block->contig_hint_start) {
590                         if (block->contig_hint > block->scan_hint) {
591                                 block->scan_hint_start =
592                                         block->contig_hint_start;
593                                 block->scan_hint = block->contig_hint;
594                         } else if (start < block->scan_hint_start) {
595                                 /*
596                                  * The old contig_hint == scan_hint.  But, the
597                                  * new contig is larger so hold the invariant
598                                  * scan_hint_start < contig_hint_start.
599                                  */
600                                 block->scan_hint = 0;
601                         }
602                 } else {
603                         block->scan_hint = 0;
604                 }
605                 block->contig_hint_start = start;
606                 block->contig_hint = contig;
607         } else if (contig == block->contig_hint) {
608                 if (block->contig_hint_start &&
609                     (!start ||
610                      __ffs(start) > __ffs(block->contig_hint_start))) {
611                         /* start has a better alignment so use it */
612                         block->contig_hint_start = start;
613                         if (start < block->scan_hint_start &&
614                             block->contig_hint > block->scan_hint)
615                                 block->scan_hint = 0;
616                 } else if (start > block->scan_hint_start ||
617                            block->contig_hint > block->scan_hint) {
618                         /*
619                          * Knowing contig == contig_hint, update the scan_hint
620                          * if it is farther than or larger than the current
621                          * scan_hint.
622                          */
623                         block->scan_hint_start = start;
624                         block->scan_hint = contig;
625                 }
626         } else {
627                 /*
628                  * The region is smaller than the contig_hint.  So only update
629                  * the scan_hint if it is larger than or equal and farther than
630                  * the current scan_hint.
631                  */
632                 if ((start < block->contig_hint_start &&
633                      (contig > block->scan_hint ||
634                       (contig == block->scan_hint &&
635                        start > block->scan_hint_start)))) {
636                         block->scan_hint_start = start;
637                         block->scan_hint = contig;
638                 }
639         }
640 }
641
642 /*
643  * pcpu_block_update_scan - update a block given a free area from a scan
644  * @chunk: chunk of interest
645  * @bit_off: chunk offset
646  * @bits: size of free area
647  *
648  * Finding the final allocation spot first goes through pcpu_find_block_fit()
649  * to find a block that can hold the allocation and then pcpu_alloc_area()
650  * where a scan is used.  When allocations require specific alignments,
651  * we can inadvertently create holes which will not be seen in the alloc
652  * or free paths.
653  *
654  * This takes a given free area hole and updates a block as it may change the
655  * scan_hint.  We need to scan backwards to ensure we don't miss free bits
656  * from alignment.
657  */
658 static void pcpu_block_update_scan(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off,
659                                    int bits)
660 {
661         int s_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off);
662         int e_off = s_off + bits;
663         int s_index, l_bit;
664         struct pcpu_block_md *block;
665
666         if (e_off > PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
667                 return;
668
669         s_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off);
670         block = chunk->md_blocks + s_index;
671
672         /* scan backwards in case of alignment skipping free bits */
673         l_bit = find_last_bit(pcpu_index_alloc_map(chunk, s_index), s_off);
674         s_off = (s_off == l_bit) ? 0 : l_bit + 1;
675
676         pcpu_block_update(block, s_off, e_off);
677 }
678
679 /**
680  * pcpu_chunk_refresh_hint - updates metadata about a chunk
681  * @chunk: chunk of interest
682  * @full_scan: if we should scan from the beginning
683  *
684  * Iterates over the metadata blocks to find the largest contig area.
685  * A full scan can be avoided on the allocation path as this is triggered
686  * if we broke the contig_hint.  In doing so, the scan_hint will be before
687  * the contig_hint or after if the scan_hint == contig_hint.  This cannot
688  * be prevented on freeing as we want to find the largest area possibly
689  * spanning blocks.
690  */
691 static void pcpu_chunk_refresh_hint(struct pcpu_chunk *chunk, bool full_scan)
692 {
693         struct pcpu_block_md *chunk_md = &chunk->chunk_md;
694         int bit_off, bits;
695
696         /* promote scan_hint to contig_hint */
697         if (!full_scan && chunk_md->scan_hint) {
698                 bit_off = chunk_md->scan_hint_start + chunk_md->scan_hint;
699                 chunk_md->contig_hint_start = chunk_md->scan_hint_start;
700                 chunk_md->contig_hint = chunk_md->scan_hint;
701                 chunk_md->scan_hint = 0;
702         } else {
703                 bit_off = chunk_md->first_free;
704                 chunk_md->contig_hint = 0;
705         }
706
707         bits = 0;
708         pcpu_for_each_md_free_region(chunk, bit_off, bits)
709                 pcpu_block_update(chunk_md, bit_off, bit_off + bits);
710 }
711
712 /**
713  * pcpu_block_refresh_hint
714  * @chunk: chunk of interest
715  * @index: index of the metadata block
716  *
717  * Scans over the block beginning at first_free and updates the block
718  * metadata accordingly.
719  */
720 static void pcpu_block_refresh_hint(struct pcpu_chunk *chunk, int index)
721 {
722         struct pcpu_block_md *block = chunk->md_blocks + index;
723         unsigned long *alloc_map = pcpu_index_alloc_map(chunk, index);
724         unsigned int rs, re, start;     /* region start, region end */
725
726         /* promote scan_hint to contig_hint */
727         if (block->scan_hint) {
728                 start = block->scan_hint_start + block->scan_hint;
729                 block->contig_hint_start = block->scan_hint_start;
730                 block->contig_hint = block->scan_hint;
731                 block->scan_hint = 0;
732         } else {
733                 start = block->first_free;
734                 block->contig_hint = 0;
735         }
736
737         block->right_free = 0;
738
739         /* iterate over free areas and update the contig hints */
740         bitmap_for_each_clear_region(alloc_map, rs, re, start,
741                                      PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
742                 pcpu_block_update(block, rs, re);
743 }
744
745 /**
746  * pcpu_block_update_hint_alloc - update hint on allocation path
747  * @chunk: chunk of interest
748  * @bit_off: chunk offset
749  * @bits: size of request
750  *
751  * Updates metadata for the allocation path.  The metadata only has to be
752  * refreshed by a full scan iff the chunk's contig hint is broken.  Block level
753  * scans are required if the block's contig hint is broken.
754  */
755 static void pcpu_block_update_hint_alloc(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off,
756                                          int bits)
757 {
758         struct pcpu_block_md *chunk_md = &chunk->chunk_md;
759         int nr_empty_pages = 0;
760         struct pcpu_block_md *s_block, *e_block, *block;
761         int s_index, e_index;   /* block indexes of the freed allocation */
762         int s_off, e_off;       /* block offsets of the freed allocation */
763
764         /*
765          * Calculate per block offsets.
766          * The calculation uses an inclusive range, but the resulting offsets
767          * are [start, end).  e_index always points to the last block in the
768          * range.
769          */
770         s_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off);
771         e_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off + bits - 1);
772         s_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off);
773         e_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off + bits - 1) + 1;
774
775         s_block = chunk->md_blocks + s_index;
776         e_block = chunk->md_blocks + e_index;
777
778         /*
779          * Update s_block.
780          * block->first_free must be updated if the allocation takes its place.
781          * If the allocation breaks the contig_hint, a scan is required to
782          * restore this hint.
783          */
784         if (s_block->contig_hint == PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
785                 nr_empty_pages++;
786
787         if (s_off == s_block->first_free)
788                 s_block->first_free = find_next_zero_bit(
789                                         pcpu_index_alloc_map(chunk, s_index),
790                                         PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS,
791                                         s_off + bits);
792
793         if (pcpu_region_overlap(s_block->scan_hint_start,
794                                 s_block->scan_hint_start + s_block->scan_hint,
795                                 s_off,
796                                 s_off + bits))
797                 s_block->scan_hint = 0;
798
799         if (pcpu_region_overlap(s_block->contig_hint_start,
800                                 s_block->contig_hint_start +
801                                 s_block->contig_hint,
802                                 s_off,
803                                 s_off + bits)) {
804                 /* block contig hint is broken - scan to fix it */
805                 if (!s_off)
806                         s_block->left_free = 0;
807                 pcpu_block_refresh_hint(chunk, s_index);
808         } else {
809                 /* update left and right contig manually */
810                 s_block->left_free = min(s_block->left_free, s_off);
811                 if (s_index == e_index)
812                         s_block->right_free = min_t(int, s_block->right_free,
813                                         PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS - e_off);
814                 else
815                         s_block->right_free = 0;
816         }
817
818         /*
819          * Update e_block.
820          */
821         if (s_index != e_index) {
822                 if (e_block->contig_hint == PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
823                         nr_empty_pages++;
824
825                 /*
826                  * When the allocation is across blocks, the end is along
827                  * the left part of the e_block.
828                  */
829                 e_block->first_free = find_next_zero_bit(
830                                 pcpu_index_alloc_map(chunk, e_index),
831                                 PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS, e_off);
832
833                 if (e_off == PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS) {
834                         /* reset the block */
835                         e_block++;
836                 } else {
837                         if (e_off > e_block->scan_hint_start)
838                                 e_block->scan_hint = 0;
839
840                         e_block->left_free = 0;
841                         if (e_off > e_block->contig_hint_start) {
842                                 /* contig hint is broken - scan to fix it */
843                                 pcpu_block_refresh_hint(chunk, e_index);
844                         } else {
845                                 e_block->right_free =
846                                         min_t(int, e_block->right_free,
847                                               PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS - e_off);
848                         }
849                 }
850
851                 /* update in-between md_blocks */
852                 nr_empty_pages += (e_index - s_index - 1);
853                 for (block = s_block + 1; block < e_block; block++) {
854                         block->scan_hint = 0;
855                         block->contig_hint = 0;
856                         block->left_free = 0;
857                         block->right_free = 0;
858                 }
859         }
860
861         if (nr_empty_pages)
862                 pcpu_update_empty_pages(chunk, -nr_empty_pages);
863
864         if (pcpu_region_overlap(chunk_md->scan_hint_start,
865                                 chunk_md->scan_hint_start +
866                                 chunk_md->scan_hint,
867                                 bit_off,
868                                 bit_off + bits))
869                 chunk_md->scan_hint = 0;
870
871         /*
872          * The only time a full chunk scan is required is if the chunk
873          * contig hint is broken.  Otherwise, it means a smaller space
874          * was used and therefore the chunk contig hint is still correct.
875          */
876         if (pcpu_region_overlap(chunk_md->contig_hint_start,
877                                 chunk_md->contig_hint_start +
878                                 chunk_md->contig_hint,
879                                 bit_off,
880                                 bit_off + bits))
881                 pcpu_chunk_refresh_hint(chunk, false);
882 }
883
884 /**
885  * pcpu_block_update_hint_free - updates the block hints on the free path
886  * @chunk: chunk of interest
887  * @bit_off: chunk offset
888  * @bits: size of request
889  *
890  * Updates metadata for the allocation path.  This avoids a blind block
891  * refresh by making use of the block contig hints.  If this fails, it scans
892  * forward and backward to determine the extent of the free area.  This is
893  * capped at the boundary of blocks.
894  *
895  * A chunk update is triggered if a page becomes free, a block becomes free,
896  * or the free spans across blocks.  This tradeoff is to minimize iterating
897  * over the block metadata to update chunk_md->contig_hint.
898  * chunk_md->contig_hint may be off by up to a page, but it will never be more
899  * than the available space.  If the contig hint is contained in one block, it
900  * will be accurate.
901  */
902 static void pcpu_block_update_hint_free(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off,
903                                         int bits)
904 {
905         int nr_empty_pages = 0;
906         struct pcpu_block_md *s_block, *e_block, *block;
907         int s_index, e_index;   /* block indexes of the freed allocation */
908         int s_off, e_off;       /* block offsets of the freed allocation */
909         int start, end;         /* start and end of the whole free area */
910
911         /*
912          * Calculate per block offsets.
913          * The calculation uses an inclusive range, but the resulting offsets
914          * are [start, end).  e_index always points to the last block in the
915          * range.
916          */
917         s_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off);
918         e_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off + bits - 1);
919         s_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off);
920         e_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off + bits - 1) + 1;
921
922         s_block = chunk->md_blocks + s_index;
923         e_block = chunk->md_blocks + e_index;
924
925         /*
926          * Check if the freed area aligns with the block->contig_hint.
927          * If it does, then the scan to find the beginning/end of the
928          * larger free area can be avoided.
929          *
930          * start and end refer to beginning and end of the free area
931          * within each their respective blocks.  This is not necessarily
932          * the entire free area as it may span blocks past the beginning
933          * or end of the block.
934          */
935         start = s_off;
936         if (s_off == s_block->contig_hint + s_block->contig_hint_start) {
937                 start = s_block->contig_hint_start;
938         } else {
939                 /*
940                  * Scan backwards to find the extent of the free area.
941                  * find_last_bit returns the starting bit, so if the start bit
942                  * is returned, that means there was no last bit and the
943                  * remainder of the chunk is free.
944                  */
945                 int l_bit = find_last_bit(pcpu_index_alloc_map(chunk, s_index),
946                                           start);
947                 start = (start == l_bit) ? 0 : l_bit + 1;
948         }
949
950         end = e_off;
951         if (e_off == e_block->contig_hint_start)
952                 end = e_block->contig_hint_start + e_block->contig_hint;
953         else
954                 end = find_next_bit(pcpu_index_alloc_map(chunk, e_index),
955                                     PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS, end);
956
957         /* update s_block */
958         e_off = (s_index == e_index) ? end : PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
959         if (!start && e_off == PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
960                 nr_empty_pages++;
961         pcpu_block_update(s_block, start, e_off);
962
963         /* freeing in the same block */
964         if (s_index != e_index) {
965                 /* update e_block */
966                 if (end == PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
967                         nr_empty_pages++;
968                 pcpu_block_update(e_block, 0, end);
969
970                 /* reset md_blocks in the middle */
971                 nr_empty_pages += (e_index - s_index - 1);
972                 for (block = s_block + 1; block < e_block; block++) {
973                         block->first_free = 0;
974                         block->scan_hint = 0;
975                         block->contig_hint_start = 0;
976                         block->contig_hint = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
977                         block->left_free = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
978                         block->right_free = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
979                 }
980         }
981
982         if (nr_empty_pages)
983                 pcpu_update_empty_pages(chunk, nr_empty_pages);
984
985         /*
986          * Refresh chunk metadata when the free makes a block free or spans
987          * across blocks.  The contig_hint may be off by up to a page, but if
988          * the contig_hint is contained in a block, it will be accurate with
989          * the else condition below.
990          */
991         if (((end - start) >= PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS) || s_index != e_index)
992                 pcpu_chunk_refresh_hint(chunk, true);
993         else
994                 pcpu_block_update(&chunk->chunk_md,
995                                   pcpu_block_off_to_off(s_index, start),
996                                   end);
997 }
998
999 /**
1000  * pcpu_is_populated - determines if the region is populated
1001  * @chunk: chunk of interest
1002  * @bit_off: chunk offset
1003  * @bits: size of area
1004  * @next_off: return value for the next offset to start searching
1005  *
1006  * For atomic allocations, check if the backing pages are populated.
1007  *
1008  * RETURNS:
1009  * Bool if the backing pages are populated.
1010  * next_index is to skip over unpopulated blocks in pcpu_find_block_fit.
1011  */
1012 static bool pcpu_is_populated(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off, int bits,
1013                               int *next_off)
1014 {
1015         unsigned int page_start, page_end, rs, re;
1016
1017         page_start = PFN_DOWN(bit_off * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
1018         page_end = PFN_UP((bit_off + bits) * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
1019
1020         rs = page_start;
1021         bitmap_next_clear_region(chunk->populated, &rs, &re, page_end);
1022         if (rs >= page_end)
1023                 return true;
1024
1025         *next_off = re * PAGE_SIZE / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1026         return false;
1027 }
1028
1029 /**
1030  * pcpu_find_block_fit - finds the block index to start searching
1031  * @chunk: chunk of interest
1032  * @alloc_bits: size of request in allocation units
1033  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE bytes)
1034  * @pop_only: use populated regions only
1035  *
1036  * Given a chunk and an allocation spec, find the offset to begin searching
1037  * for a free region.  This iterates over the bitmap metadata blocks to
1038  * find an offset that will be guaranteed to fit the requirements.  It is
1039  * not quite first fit as if the allocation does not fit in the contig hint
1040  * of a block or chunk, it is skipped.  This errs on the side of caution
1041  * to prevent excess iteration.  Poor alignment can cause the allocator to
1042  * skip over blocks and chunks that have valid free areas.
1043  *
1044  * RETURNS:
1045  * The offset in the bitmap to begin searching.
1046  * -1 if no offset is found.
1047  */
1048 static int pcpu_find_block_fit(struct pcpu_chunk *chunk, int alloc_bits,
1049                                size_t align, bool pop_only)
1050 {
1051         struct pcpu_block_md *chunk_md = &chunk->chunk_md;
1052         int bit_off, bits, next_off;
1053
1054         /*
1055          * Check to see if the allocation can fit in the chunk's contig hint.
1056          * This is an optimization to prevent scanning by assuming if it
1057          * cannot fit in the global hint, there is memory pressure and creating
1058          * a new chunk would happen soon.
1059          */
1060         bit_off = ALIGN(chunk_md->contig_hint_start, align) -
1061                   chunk_md->contig_hint_start;
1062         if (bit_off + alloc_bits > chunk_md->contig_hint)
1063                 return -1;
1064
1065         bit_off = pcpu_next_hint(chunk_md, alloc_bits);
1066         bits = 0;
1067         pcpu_for_each_fit_region(chunk, alloc_bits, align, bit_off, bits) {
1068                 if (!pop_only || pcpu_is_populated(chunk, bit_off, bits,
1069                                                    &next_off))
1070                         break;
1071
1072                 bit_off = next_off;
1073                 bits = 0;
1074         }
1075
1076         if (bit_off == pcpu_chunk_map_bits(chunk))
1077                 return -1;
1078
1079         return bit_off;
1080 }
1081
1082 /*
1083  * pcpu_find_zero_area - modified from bitmap_find_next_zero_area_off()
1084  * @map: the address to base the search on
1085  * @size: the bitmap size in bits
1086  * @start: the bitnumber to start searching at
1087  * @nr: the number of zeroed bits we're looking for
1088  * @align_mask: alignment mask for zero area
1089  * @largest_off: offset of the largest area skipped
1090  * @largest_bits: size of the largest area skipped
1091  *
1092  * The @align_mask should be one less than a power of 2.
1093  *
1094  * This is a modified version of bitmap_find_next_zero_area_off() to remember
1095  * the largest area that was skipped.  This is imperfect, but in general is
1096  * good enough.  The largest remembered region is the largest failed region
1097  * seen.  This does not include anything we possibly skipped due to alignment.
1098  * pcpu_block_update_scan() does scan backwards to try and recover what was
1099  * lost to alignment.  While this can cause scanning to miss earlier possible
1100  * free areas, smaller allocations will eventually fill those holes.
1101  */
1102 static unsigned long pcpu_find_zero_area(unsigned long *map,
1103                                          unsigned long size,
1104                                          unsigned long start,
1105                                          unsigned long nr,
1106                                          unsigned long align_mask,
1107                                          unsigned long *largest_off,
1108                                          unsigned long *largest_bits)
1109 {
1110         unsigned long index, end, i, area_off, area_bits;
1111 again:
1112         index = find_next_zero_bit(map, size, start);
1113
1114         /* Align allocation */
1115         index = __ALIGN_MASK(index, align_mask);
1116         area_off = index;
1117
1118         end = index + nr;
1119         if (end > size)
1120                 return end;
1121         i = find_next_bit(map, end, index);
1122         if (i < end) {
1123                 area_bits = i - area_off;
1124                 /* remember largest unused area with best alignment */
1125                 if (area_bits > *largest_bits ||
1126                     (area_bits == *largest_bits && *largest_off &&
1127                      (!area_off || __ffs(area_off) > __ffs(*largest_off)))) {
1128                         *largest_off = area_off;
1129                         *largest_bits = area_bits;
1130                 }
1131
1132                 start = i + 1;
1133                 goto again;
1134         }
1135         return index;
1136 }
1137
1138 /**
1139  * pcpu_alloc_area - allocates an area from a pcpu_chunk
1140  * @chunk: chunk of interest
1141  * @alloc_bits: size of request in allocation units
1142  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1143  * @start: bit_off to start searching
1144  *
1145  * This function takes in a @start offset to begin searching to fit an
1146  * allocation of @alloc_bits with alignment @align.  It needs to scan
1147  * the allocation map because if it fits within the block's contig hint,
1148  * @start will be block->first_free. This is an attempt to fill the
1149  * allocation prior to breaking the contig hint.  The allocation and
1150  * boundary maps are updated accordingly if it confirms a valid
1151  * free area.
1152  *
1153  * RETURNS:
1154  * Allocated addr offset in @chunk on success.
1155  * -1 if no matching area is found.
1156  */
1157 static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int alloc_bits,
1158                            size_t align, int start)
1159 {
1160         struct pcpu_block_md *chunk_md = &chunk->chunk_md;
1161         size_t align_mask = (align) ? (align - 1) : 0;
1162         unsigned long area_off = 0, area_bits = 0;
1163         int bit_off, end, oslot;
1164
1165         lockdep_assert_held(&pcpu_lock);
1166
1167         oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
1168
1169         /*
1170          * Search to find a fit.
1171          */
1172         end = min_t(int, start + alloc_bits + PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS,
1173                     pcpu_chunk_map_bits(chunk));
1174         bit_off = pcpu_find_zero_area(chunk->alloc_map, end, start, alloc_bits,
1175                                       align_mask, &area_off, &area_bits);
1176         if (bit_off >= end)
1177                 return -1;
1178
1179         if (area_bits)
1180                 pcpu_block_update_scan(chunk, area_off, area_bits);
1181
1182         /* update alloc map */
1183         bitmap_set(chunk->alloc_map, bit_off, alloc_bits);
1184
1185         /* update boundary map */
1186         set_bit(bit_off, chunk->bound_map);
1187         bitmap_clear(chunk->bound_map, bit_off + 1, alloc_bits - 1);
1188         set_bit(bit_off + alloc_bits, chunk->bound_map);
1189
1190         chunk->free_bytes -= alloc_bits * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1191
1192         /* update first free bit */
1193         if (bit_off == chunk_md->first_free)
1194                 chunk_md->first_free = find_next_zero_bit(
1195                                         chunk->alloc_map,
1196                                         pcpu_chunk_map_bits(chunk),
1197                                         bit_off + alloc_bits);
1198
1199         pcpu_block_update_hint_alloc(chunk, bit_off, alloc_bits);
1200
1201         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
1202
1203         return bit_off * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1204 }
1205
1206 /**
1207  * pcpu_free_area - frees the corresponding offset
1208  * @chunk: chunk of interest
1209  * @off: addr offset into chunk
1210  *
1211  * This function determines the size of an allocation to free using
1212  * the boundary bitmap and clears the allocation map.
1213  */
1214 static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int off)
1215 {
1216         struct pcpu_block_md *chunk_md = &chunk->chunk_md;
1217         int bit_off, bits, end, oslot;
1218
1219         lockdep_assert_held(&pcpu_lock);
1220         pcpu_stats_area_dealloc(chunk);
1221
1222         oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
1223
1224         bit_off = off / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1225
1226         /* find end index */
1227         end = find_next_bit(chunk->bound_map, pcpu_chunk_map_bits(chunk),
1228                             bit_off + 1);
1229         bits = end - bit_off;
1230         bitmap_clear(chunk->alloc_map, bit_off, bits);
1231
1232         /* update metadata */
1233         chunk->free_bytes += bits * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1234
1235         /* update first free bit */
1236         chunk_md->first_free = min(chunk_md->first_free, bit_off);
1237
1238         pcpu_block_update_hint_free(chunk, bit_off, bits);
1239
1240         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
1241 }
1242
1243 static void pcpu_init_md_block(struct pcpu_block_md *block, int nr_bits)
1244 {
1245         block->scan_hint = 0;
1246         block->contig_hint = nr_bits;
1247         block->left_free = nr_bits;
1248         block->right_free = nr_bits;
1249         block->first_free = 0;
1250         block->nr_bits = nr_bits;
1251 }
1252
1253 static void pcpu_init_md_blocks(struct pcpu_chunk *chunk)
1254 {
1255         struct pcpu_block_md *md_block;
1256
1257         /* init the chunk's block */
1258         pcpu_init_md_block(&chunk->chunk_md, pcpu_chunk_map_bits(chunk));
1259
1260         for (md_block = chunk->md_blocks;
1261              md_block != chunk->md_blocks + pcpu_chunk_nr_blocks(chunk);
1262              md_block++)
1263                 pcpu_init_md_block(md_block, PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS);
1264 }
1265
1266 /**
1267  * pcpu_alloc_first_chunk - creates chunks that serve the first chunk
1268  * @tmp_addr: the start of the region served
1269  * @map_size: size of the region served
1270  *
1271  * This is responsible for creating the chunks that serve the first chunk.  The
1272  * base_addr is page aligned down of @tmp_addr while the region end is page
1273  * aligned up.  Offsets are kept track of to determine the region served. All
1274  * this is done to appease the bitmap allocator in avoiding partial blocks.
1275  *
1276  * RETURNS:
1277  * Chunk serving the region at @tmp_addr of @map_size.
1278  */
1279 static struct pcpu_chunk * __init pcpu_alloc_first_chunk(unsigned long tmp_addr,
1280                                                          int map_size)
1281 {
1282         struct pcpu_chunk *chunk;
1283         unsigned long aligned_addr, lcm_align;
1284         int start_offset, offset_bits, region_size, region_bits;
1285         size_t alloc_size;
1286
1287         /* region calculations */
1288         aligned_addr = tmp_addr & PAGE_MASK;
1289
1290         start_offset = tmp_addr - aligned_addr;
1291
1292         /*
1293          * Align the end of the region with the LCM of PAGE_SIZE and
1294          * PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE.  One of these constants is a multiple of
1295          * the other.
1296          */
1297         lcm_align = lcm(PAGE_SIZE, PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE);
1298         region_size = ALIGN(start_offset + map_size, lcm_align);
1299
1300         /* allocate chunk */
1301         alloc_size = sizeof(struct pcpu_chunk) +
1302                 BITS_TO_LONGS(region_size >> PAGE_SHIFT);
1303         chunk = memblock_alloc(alloc_size, SMP_CACHE_BYTES);
1304         if (!chunk)
1305                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
1306                       alloc_size);
1307
1308         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
1309
1310         chunk->base_addr = (void *)aligned_addr;
1311         chunk->start_offset = start_offset;
1312         chunk->end_offset = region_size - chunk->start_offset - map_size;
1313
1314         chunk->nr_pages = region_size >> PAGE_SHIFT;
1315         region_bits = pcpu_chunk_map_bits(chunk);
1316
1317         alloc_size = BITS_TO_LONGS(region_bits) * sizeof(chunk->alloc_map[0]);
1318         chunk->alloc_map = memblock_alloc(alloc_size, SMP_CACHE_BYTES);
1319         if (!chunk->alloc_map)
1320                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
1321                       alloc_size);
1322
1323         alloc_size =
1324                 BITS_TO_LONGS(region_bits + 1) * sizeof(chunk->bound_map[0]);
1325         chunk->bound_map = memblock_alloc(alloc_size, SMP_CACHE_BYTES);
1326         if (!chunk->bound_map)
1327                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
1328                       alloc_size);
1329
1330         alloc_size = pcpu_chunk_nr_blocks(chunk) * sizeof(chunk->md_blocks[0]);
1331         chunk->md_blocks = memblock_alloc(alloc_size, SMP_CACHE_BYTES);
1332         if (!chunk->md_blocks)
1333                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
1334                       alloc_size);
1335
1336         pcpu_init_md_blocks(chunk);
1337
1338         /* manage populated page bitmap */
1339         chunk->immutable = true;
1340         bitmap_fill(chunk->populated, chunk->nr_pages);
1341         chunk->nr_populated = chunk->nr_pages;
1342         chunk->nr_empty_pop_pages = chunk->nr_pages;
1343
1344         chunk->free_bytes = map_size;
1345
1346         if (chunk->start_offset) {
1347                 /* hide the beginning of the bitmap */
1348                 offset_bits = chunk->start_offset / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1349                 bitmap_set(chunk->alloc_map, 0, offset_bits);
1350                 set_bit(0, chunk->bound_map);
1351                 set_bit(offset_bits, chunk->bound_map);
1352
1353                 chunk->chunk_md.first_free = offset_bits;
1354
1355                 pcpu_block_update_hint_alloc(chunk, 0, offset_bits);
1356         }
1357
1358         if (chunk->end_offset) {
1359                 /* hide the end of the bitmap */
1360                 offset_bits = chunk->end_offset / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1361                 bitmap_set(chunk->alloc_map,
1362                            pcpu_chunk_map_bits(chunk) - offset_bits,
1363                            offset_bits);
1364                 set_bit((start_offset + map_size) / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE,
1365                         chunk->bound_map);
1366                 set_bit(region_bits, chunk->bound_map);
1367
1368                 pcpu_block_update_hint_alloc(chunk, pcpu_chunk_map_bits(chunk)
1369                                              - offset_bits, offset_bits);
1370         }
1371
1372         return chunk;
1373 }
1374
1375 static struct pcpu_chunk *pcpu_alloc_chunk(gfp_t gfp)
1376 {
1377         struct pcpu_chunk *chunk;
1378         int region_bits;
1379
1380         chunk = pcpu_mem_zalloc(pcpu_chunk_struct_size, gfp);
1381         if (!chunk)
1382                 return NULL;
1383
1384         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
1385         chunk->nr_pages = pcpu_unit_pages;
1386         region_bits = pcpu_chunk_map_bits(chunk);
1387
1388         chunk->alloc_map = pcpu_mem_zalloc(BITS_TO_LONGS(region_bits) *
1389                                            sizeof(chunk->alloc_map[0]), gfp);
1390         if (!chunk->alloc_map)
1391                 goto alloc_map_fail;
1392
1393         chunk->bound_map = pcpu_mem_zalloc(BITS_TO_LONGS(region_bits + 1) *
1394                                            sizeof(chunk->bound_map[0]), gfp);
1395         if (!chunk->bound_map)
1396                 goto bound_map_fail;
1397
1398         chunk->md_blocks = pcpu_mem_zalloc(pcpu_chunk_nr_blocks(chunk) *
1399                                            sizeof(chunk->md_blocks[0]), gfp);
1400         if (!chunk->md_blocks)
1401                 goto md_blocks_fail;
1402
1403         pcpu_init_md_blocks(chunk);
1404
1405         /* init metadata */
1406         chunk->free_bytes = chunk->nr_pages * PAGE_SIZE;
1407
1408         return chunk;
1409
1410 md_blocks_fail:
1411         pcpu_mem_free(chunk->bound_map);
1412 bound_map_fail:
1413         pcpu_mem_free(chunk->alloc_map);
1414 alloc_map_fail:
1415         pcpu_mem_free(chunk);
1416
1417         return NULL;
1418 }
1419
1420 static void pcpu_free_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
1421 {
1422         if (!chunk)
1423                 return;
1424         pcpu_mem_free(chunk->md_blocks);
1425         pcpu_mem_free(chunk->bound_map);
1426         pcpu_mem_free(chunk->alloc_map);
1427         pcpu_mem_free(chunk);
1428 }
1429
1430 /**
1431  * pcpu_chunk_populated - post-population bookkeeping
1432  * @chunk: pcpu_chunk which got populated
1433  * @page_start: the start page
1434  * @page_end: the end page
1435  *
1436  * Pages in [@page_start,@page_end) have been populated to @chunk.  Update
1437  * the bookkeeping information accordingly.  Must be called after each
1438  * successful population.
1439  *
1440  * If this is @for_alloc, do not increment pcpu_nr_empty_pop_pages because it
1441  * is to serve an allocation in that area.
1442  */
1443 static void pcpu_chunk_populated(struct pcpu_chunk *chunk, int page_start,
1444                                  int page_end)
1445 {
1446         int nr = page_end - page_start;
1447
1448         lockdep_assert_held(&pcpu_lock);
1449
1450         bitmap_set(chunk->populated, page_start, nr);
1451         chunk->nr_populated += nr;
1452         pcpu_nr_populated += nr;
1453
1454         pcpu_update_empty_pages(chunk, nr);
1455 }
1456
1457 /**
1458  * pcpu_chunk_depopulated - post-depopulation bookkeeping
1459  * @chunk: pcpu_chunk which got depopulated
1460  * @page_start: the start page
1461  * @page_end: the end page
1462  *
1463  * Pages in [@page_start,@page_end) have been depopulated from @chunk.
1464  * Update the bookkeeping information accordingly.  Must be called after
1465  * each successful depopulation.
1466  */
1467 static void pcpu_chunk_depopulated(struct pcpu_chunk *chunk,
1468                                    int page_start, int page_end)
1469 {
1470         int nr = page_end - page_start;
1471
1472         lockdep_assert_held(&pcpu_lock);
1473
1474         bitmap_clear(chunk->populated, page_start, nr);
1475         chunk->nr_populated -= nr;
1476         pcpu_nr_populated -= nr;
1477
1478         pcpu_update_empty_pages(chunk, -nr);
1479 }
1480
1481 /*
1482  * Chunk management implementation.
1483  *
1484  * To allow different implementations, chunk alloc/free and
1485  * [de]population are implemented in a separate file which is pulled
1486  * into this file and compiled together.  The following functions
1487  * should be implemented.
1488  *
1489  * pcpu_populate_chunk          - populate the specified range of a chunk
1490  * pcpu_depopulate_chunk        - depopulate the specified range of a chunk
1491  * pcpu_create_chunk            - create a new chunk
1492  * pcpu_destroy_chunk           - destroy a chunk, always preceded by full depop
1493  * pcpu_addr_to_page            - translate address to physical address
1494  * pcpu_verify_alloc_info       - check alloc_info is acceptable during init
1495  */
1496 static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk,
1497                                int page_start, int page_end, gfp_t gfp);
1498 static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk,
1499                                   int page_start, int page_end);
1500 static struct pcpu_chunk *pcpu_create_chunk(gfp_t gfp);
1501 static void pcpu_destroy_chunk(struct pcpu_chunk *chunk);
1502 static struct page *pcpu_addr_to_page(void *addr);
1503 static int __init pcpu_verify_alloc_info(const struct pcpu_alloc_info *ai);
1504
1505 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_KM
1506 #include "percpu-km.c"
1507 #else
1508 #include "percpu-vm.c"
1509 #endif
1510
1511 /**
1512  * pcpu_chunk_addr_search - determine chunk containing specified address
1513  * @addr: address for which the chunk needs to be determined.
1514  *
1515  * This is an internal function that handles all but static allocations.
1516  * Static percpu address values should never be passed into the allocator.
1517  *
1518  * RETURNS:
1519  * The address of the found chunk.
1520  */
1521 static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
1522 {
1523         /* is it in the dynamic region (first chunk)? */
1524         if (pcpu_addr_in_chunk(pcpu_first_chunk, addr))
1525                 return pcpu_first_chunk;
1526
1527         /* is it in the reserved region? */
1528         if (pcpu_addr_in_chunk(pcpu_reserved_chunk, addr))
1529                 return pcpu_reserved_chunk;
1530
1531         /*
1532          * The address is relative to unit0 which might be unused and
1533          * thus unmapped.  Offset the address to the unit space of the
1534          * current processor before looking it up in the vmalloc
1535          * space.  Note that any possible cpu id can be used here, so
1536          * there's no need to worry about preemption or cpu hotplug.
1537          */
1538         addr += pcpu_unit_offsets[raw_smp_processor_id()];
1539         return pcpu_get_page_chunk(pcpu_addr_to_page(addr));
1540 }
1541
1542 /**
1543  * pcpu_alloc - the percpu allocator
1544  * @size: size of area to allocate in bytes
1545  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1546  * @reserved: allocate from the reserved chunk if available
1547  * @gfp: allocation flags
1548  *
1549  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.  If @gfp doesn't
1550  * contain %GFP_KERNEL, the allocation is atomic. If @gfp has __GFP_NOWARN
1551  * then no warning will be triggered on invalid or failed allocation
1552  * requests.
1553  *
1554  * RETURNS:
1555  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1556  */
1557 static void __percpu *pcpu_alloc(size_t size, size_t align, bool reserved,
1558                                  gfp_t gfp)
1559 {
1560         /* whitelisted flags that can be passed to the backing allocators */
1561         gfp_t pcpu_gfp = gfp & (GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN);
1562         bool is_atomic = (gfp & GFP_KERNEL) != GFP_KERNEL;
1563         bool do_warn = !(gfp & __GFP_NOWARN);
1564         static int warn_limit = 10;
1565         struct pcpu_chunk *chunk, *next;
1566         const char *err;
1567         int slot, off, cpu, ret;
1568         unsigned long flags;
1569         void __percpu *ptr;
1570         size_t bits, bit_align;
1571
1572         /*
1573          * There is now a minimum allocation size of PCPU_MIN_ALLOC_SIZE,
1574          * therefore alignment must be a minimum of that many bytes.
1575          * An allocation may have internal fragmentation from rounding up
1576          * of up to PCPU_MIN_ALLOC_SIZE - 1 bytes.
1577          */
1578         if (unlikely(align < PCPU_MIN_ALLOC_SIZE))
1579                 align = PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1580
1581         size = ALIGN(size, PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
1582         bits = size >> PCPU_MIN_ALLOC_SHIFT;
1583         bit_align = align >> PCPU_MIN_ALLOC_SHIFT;
1584
1585         if (unlikely(!size || size > PCPU_MIN_UNIT_SIZE || align > PAGE_SIZE ||
1586                      !is_power_of_2(align))) {
1587                 WARN(do_warn, "illegal size (%zu) or align (%zu) for percpu allocation\n",
1588                      size, align);
1589                 return NULL;
1590         }
1591
1592         if (!is_atomic) {
1593                 /*
1594                  * pcpu_balance_workfn() allocates memory under this mutex,
1595                  * and it may wait for memory reclaim. Allow current task
1596                  * to become OOM victim, in case of memory pressure.
1597                  */
1598                 if (gfp & __GFP_NOFAIL)
1599                         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
1600                 else if (mutex_lock_killable(&pcpu_alloc_mutex))
1601                         return NULL;
1602         }
1603
1604         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1605
1606         /* serve reserved allocations from the reserved chunk if available */
1607         if (reserved && pcpu_reserved_chunk) {
1608                 chunk = pcpu_reserved_chunk;
1609
1610                 off = pcpu_find_block_fit(chunk, bits, bit_align, is_atomic);
1611                 if (off < 0) {
1612                         err = "alloc from reserved chunk failed";
1613                         goto fail_unlock;
1614                 }
1615
1616                 off = pcpu_alloc_area(chunk, bits, bit_align, off);
1617                 if (off >= 0)
1618                         goto area_found;
1619
1620                 err = "alloc from reserved chunk failed";
1621                 goto fail_unlock;
1622         }
1623
1624 restart:
1625         /* search through normal chunks */
1626         for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
1627                 list_for_each_entry_safe(chunk, next, &pcpu_slot[slot], list) {
1628                         off = pcpu_find_block_fit(chunk, bits, bit_align,
1629                                                   is_atomic);
1630                         if (off < 0) {
1631                                 if (slot < PCPU_SLOT_FAIL_THRESHOLD)
1632                                         pcpu_chunk_move(chunk, 0);
1633                                 continue;
1634                         }
1635
1636                         off = pcpu_alloc_area(chunk, bits, bit_align, off);
1637                         if (off >= 0)
1638                                 goto area_found;
1639
1640                 }
1641         }
1642
1643         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1644
1645         /*
1646          * No space left.  Create a new chunk.  We don't want multiple
1647          * tasks to create chunks simultaneously.  Serialize and create iff
1648          * there's still no empty chunk after grabbing the mutex.
1649          */
1650         if (is_atomic) {
1651                 err = "atomic alloc failed, no space left";
1652                 goto fail;
1653         }
1654
1655         if (list_empty(&pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1])) {
1656                 chunk = pcpu_create_chunk(pcpu_gfp);
1657                 if (!chunk) {
1658                         err = "failed to allocate new chunk";
1659                         goto fail;
1660                 }
1661
1662                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1663                 pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
1664         } else {
1665                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1666         }
1667
1668         goto restart;
1669
1670 area_found:
1671         pcpu_stats_area_alloc(chunk, size);
1672         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1673
1674         /* populate if not all pages are already there */
1675         if (!is_atomic) {
1676                 unsigned int page_start, page_end, rs, re;
1677
1678                 page_start = PFN_DOWN(off);
1679                 page_end = PFN_UP(off + size);
1680
1681                 bitmap_for_each_clear_region(chunk->populated, rs, re,
1682                                              page_start, page_end) {
1683                         WARN_ON(chunk->immutable);
1684
1685                         ret = pcpu_populate_chunk(chunk, rs, re, pcpu_gfp);
1686
1687                         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1688                         if (ret) {
1689                                 pcpu_free_area(chunk, off);
1690                                 err = "failed to populate";
1691                                 goto fail_unlock;
1692                         }
1693                         pcpu_chunk_populated(chunk, rs, re);
1694                         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1695                 }
1696
1697                 mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1698         }
1699
1700         if (pcpu_nr_empty_pop_pages < PCPU_EMPTY_POP_PAGES_LOW)
1701                 pcpu_schedule_balance_work();
1702
1703         /* clear the areas and return address relative to base address */
1704         for_each_possible_cpu(cpu)
1705                 memset((void *)pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, 0) + off, 0, size);
1706
1707         ptr = __addr_to_pcpu_ptr(chunk->base_addr + off);
1708         kmemleak_alloc_percpu(ptr, size, gfp);
1709
1710         trace_percpu_alloc_percpu(reserved, is_atomic, size, align,
1711                         chunk->base_addr, off, ptr);
1712
1713         return ptr;
1714
1715 fail_unlock:
1716         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1717 fail:
1718         trace_percpu_alloc_percpu_fail(reserved, is_atomic, size, align);
1719
1720         if (!is_atomic && do_warn && warn_limit) {
1721                 pr_warn("allocation failed, size=%zu align=%zu atomic=%d, %s\n",
1722                         size, align, is_atomic, err);
1723                 dump_stack();
1724                 if (!--warn_limit)
1725                         pr_info("limit reached, disable warning\n");
1726         }
1727         if (is_atomic) {
1728                 /* see the flag handling in pcpu_blance_workfn() */
1729                 pcpu_atomic_alloc_failed = true;
1730                 pcpu_schedule_balance_work();
1731         } else {
1732                 mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1733         }
1734         return NULL;
1735 }
1736
1737 /**
1738  * __alloc_percpu_gfp - allocate dynamic percpu area
1739  * @size: size of area to allocate in bytes
1740  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1741  * @gfp: allocation flags
1742  *
1743  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align.  If
1744  * @gfp doesn't contain %GFP_KERNEL, the allocation doesn't block and can
1745  * be called from any context but is a lot more likely to fail. If @gfp
1746  * has __GFP_NOWARN then no warning will be triggered on invalid or failed
1747  * allocation requests.
1748  *
1749  * RETURNS:
1750  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1751  */
1752 void __percpu *__alloc_percpu_gfp(size_t size, size_t align, gfp_t gfp)
1753 {
1754         return pcpu_alloc(size, align, false, gfp);
1755 }
1756 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu_gfp);
1757
1758 /**
1759  * __alloc_percpu - allocate dynamic percpu area
1760  * @size: size of area to allocate in bytes
1761  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1762  *
1763  * Equivalent to __alloc_percpu_gfp(size, align, %GFP_KERNEL).
1764  */
1765 void __percpu *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
1766 {
1767         return pcpu_alloc(size, align, false, GFP_KERNEL);
1768 }
1769 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
1770
1771 /**
1772  * __alloc_reserved_percpu - allocate reserved percpu area
1773  * @size: size of area to allocate in bytes
1774  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1775  *
1776  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align
1777  * from reserved percpu area if arch has set it up; otherwise,
1778  * allocation is served from the same dynamic area.  Might sleep.
1779  * Might trigger writeouts.
1780  *
1781  * CONTEXT:
1782  * Does GFP_KERNEL allocation.
1783  *
1784  * RETURNS:
1785  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1786  */
1787 void __percpu *__alloc_reserved_percpu(size_t size, size_t align)
1788 {
1789         return pcpu_alloc(size, align, true, GFP_KERNEL);
1790 }
1791
1792 /**
1793  * pcpu_balance_workfn - manage the amount of free chunks and populated pages
1794  * @work: unused
1795  *
1796  * Reclaim all fully free chunks except for the first one.  This is also
1797  * responsible for maintaining the pool of empty populated pages.  However,
1798  * it is possible that this is called when physical memory is scarce causing
1799  * OOM killer to be triggered.  We should avoid doing so until an actual
1800  * allocation causes the failure as it is possible that requests can be
1801  * serviced from already backed regions.
1802  */
1803 static void pcpu_balance_workfn(struct work_struct *work)
1804 {
1805         /* gfp flags passed to underlying allocators */
1806         const gfp_t gfp = GFP_KERNEL | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
1807         LIST_HEAD(to_free);
1808         struct list_head *free_head = &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1];
1809         struct pcpu_chunk *chunk, *next;
1810         int slot, nr_to_pop, ret;
1811
1812         /*
1813          * There's no reason to keep around multiple unused chunks and VM
1814          * areas can be scarce.  Destroy all free chunks except for one.
1815          */
1816         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
1817         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1818
1819         list_for_each_entry_safe(chunk, next, free_head, list) {
1820                 WARN_ON(chunk->immutable);
1821
1822                 /* spare the first one */
1823                 if (chunk == list_first_entry(free_head, struct pcpu_chunk, list))
1824                         continue;
1825
1826                 list_move(&chunk->list, &to_free);
1827         }
1828
1829         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1830
1831         list_for_each_entry_safe(chunk, next, &to_free, list) {
1832                 unsigned int rs, re;
1833
1834                 bitmap_for_each_set_region(chunk->populated, rs, re, 0,
1835                                            chunk->nr_pages) {
1836                         pcpu_depopulate_chunk(chunk, rs, re);
1837                         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1838                         pcpu_chunk_depopulated(chunk, rs, re);
1839                         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1840                 }
1841                 pcpu_destroy_chunk(chunk);
1842                 cond_resched();
1843         }
1844
1845         /*
1846          * Ensure there are certain number of free populated pages for
1847          * atomic allocs.  Fill up from the most packed so that atomic
1848          * allocs don't increase fragmentation.  If atomic allocation
1849          * failed previously, always populate the maximum amount.  This
1850          * should prevent atomic allocs larger than PAGE_SIZE from keeping
1851          * failing indefinitely; however, large atomic allocs are not
1852          * something we support properly and can be highly unreliable and
1853          * inefficient.
1854          */
1855 retry_pop:
1856         if (pcpu_atomic_alloc_failed) {
1857                 nr_to_pop = PCPU_EMPTY_POP_PAGES_HIGH;
1858                 /* best effort anyway, don't worry about synchronization */
1859                 pcpu_atomic_alloc_failed = false;
1860         } else {
1861                 nr_to_pop = clamp(PCPU_EMPTY_POP_PAGES_HIGH -
1862                                   pcpu_nr_empty_pop_pages,
1863                                   0, PCPU_EMPTY_POP_PAGES_HIGH);
1864         }
1865
1866         for (slot = pcpu_size_to_slot(PAGE_SIZE); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
1867                 unsigned int nr_unpop = 0, rs, re;
1868
1869                 if (!nr_to_pop)
1870                         break;
1871
1872                 spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1873                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
1874                         nr_unpop = chunk->nr_pages - chunk->nr_populated;
1875                         if (nr_unpop)
1876                                 break;
1877                 }
1878                 spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1879
1880                 if (!nr_unpop)
1881                         continue;
1882
1883                 /* @chunk can't go away while pcpu_alloc_mutex is held */
1884                 bitmap_for_each_clear_region(chunk->populated, rs, re, 0,
1885                                              chunk->nr_pages) {
1886                         int nr = min_t(int, re - rs, nr_to_pop);
1887
1888                         ret = pcpu_populate_chunk(chunk, rs, rs + nr, gfp);
1889                         if (!ret) {
1890                                 nr_to_pop -= nr;
1891                                 spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1892                                 pcpu_chunk_populated(chunk, rs, rs + nr);
1893                                 spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1894                         } else {
1895                                 nr_to_pop = 0;
1896                         }
1897
1898                         if (!nr_to_pop)
1899                                 break;
1900                 }
1901         }
1902
1903         if (nr_to_pop) {
1904                 /* ran out of chunks to populate, create a new one and retry */
1905                 chunk = pcpu_create_chunk(gfp);
1906                 if (chunk) {
1907                         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1908                         pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
1909                         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1910                         goto retry_pop;
1911                 }
1912         }
1913
1914         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1915 }
1916
1917 /**
1918  * free_percpu - free percpu area
1919  * @ptr: pointer to area to free
1920  *
1921  * Free percpu area @ptr.
1922  *
1923  * CONTEXT:
1924  * Can be called from atomic context.
1925  */
1926 void free_percpu(void __percpu *ptr)
1927 {
1928         void *addr;
1929         struct pcpu_chunk *chunk;
1930         unsigned long flags;
1931         int off;
1932         bool need_balance = false;
1933
1934         if (!ptr)
1935                 return;
1936
1937         kmemleak_free_percpu(ptr);
1938
1939         addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
1940
1941         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1942
1943         chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
1944         off = addr - chunk->base_addr;
1945
1946         pcpu_free_area(chunk, off);
1947
1948         /* if there are more than one fully free chunks, wake up grim reaper */
1949         if (chunk->free_bytes == pcpu_unit_size) {
1950                 struct pcpu_chunk *pos;
1951
1952                 list_for_each_entry(pos, &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1], list)
1953                         if (pos != chunk) {
1954                                 need_balance = true;
1955                                 break;
1956                         }
1957         }
1958
1959         trace_percpu_free_percpu(chunk->base_addr, off, ptr);
1960
1961         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1962
1963         if (need_balance)
1964                 pcpu_schedule_balance_work();
1965 }
1966 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
1967
1968 bool __is_kernel_percpu_address(unsigned long addr, unsigned long *can_addr)
1969 {
1970 #ifdef CONFIG_SMP
1971         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
1972         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
1973         unsigned int cpu;
1974
1975         for_each_possible_cpu(cpu) {
1976                 void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
1977                 void *va = (void *)addr;
1978
1979                 if (va >= start && va < start + static_size) {
1980                         if (can_addr) {
1981                                 *can_addr = (unsigned long) (va - start);
1982                                 *can_addr += (unsigned long)
1983                                         per_cpu_ptr(base, get_boot_cpu_id());
1984                         }
1985                         return true;
1986                 }
1987         }
1988 #endif
1989         /* on UP, can't distinguish from other static vars, always false */
1990         return false;
1991 }
1992
1993 /**
1994  * is_kernel_percpu_address - test whether address is from static percpu area
1995  * @addr: address to test
1996  *
1997  * Test whether @addr belongs to in-kernel static percpu area.  Module
1998  * static percpu areas are not considered.  For those, use
1999  * is_module_percpu_address().
2000  *
2001  * RETURNS:
2002  * %true if @addr is from in-kernel static percpu area, %false otherwise.
2003  */
2004 bool is_kernel_percpu_address(unsigned long addr)
2005 {
2006         return __is_kernel_percpu_address(addr, NULL);
2007 }
2008
2009 /**
2010  * per_cpu_ptr_to_phys - convert translated percpu address to physical address
2011  * @addr: the address to be converted to physical address
2012  *
2013  * Given @addr which is dereferenceable address obtained via one of
2014  * percpu access macros, this function translates it into its physical
2015  * address.  The caller is responsible for ensuring @addr stays valid
2016  * until this function finishes.
2017  *
2018  * percpu allocator has special setup for the first chunk, which currently
2019  * supports either embedding in linear address space or vmalloc mapping,
2020  * and, from the second one, the backing allocator (currently either vm or
2021  * km) provides translation.
2022  *
2023  * The addr can be translated simply without checking if it falls into the
2024  * first chunk. But the current code reflects better how percpu allocator
2025  * actually works, and the verification can discover both bugs in percpu
2026  * allocator itself and per_cpu_ptr_to_phys() callers. So we keep current
2027  * code.
2028  *
2029  * RETURNS:
2030  * The physical address for @addr.
2031  */
2032 phys_addr_t per_cpu_ptr_to_phys(void *addr)
2033 {
2034         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
2035         bool in_first_chunk = false;
2036         unsigned long first_low, first_high;
2037         unsigned int cpu;
2038
2039         /*
2040          * The following test on unit_low/high isn't strictly
2041          * necessary but will speed up lookups of addresses which
2042          * aren't in the first chunk.
2043          *
2044          * The address check is against full chunk sizes.  pcpu_base_addr
2045          * points to the beginning of the first chunk including the
2046          * static region.  Assumes good intent as the first chunk may
2047          * not be full (ie. < pcpu_unit_pages in size).
2048          */
2049         first_low = (unsigned long)pcpu_base_addr +
2050                     pcpu_unit_page_offset(pcpu_low_unit_cpu, 0);
2051         first_high = (unsigned long)pcpu_base_addr +
2052                      pcpu_unit_page_offset(pcpu_high_unit_cpu, pcpu_unit_pages);
2053         if ((unsigned long)addr >= first_low &&
2054             (unsigned long)addr < first_high) {
2055                 for_each_possible_cpu(cpu) {
2056                         void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
2057
2058                         if (addr >= start && addr < start + pcpu_unit_size) {
2059                                 in_first_chunk = true;
2060                                 break;
2061                         }
2062                 }
2063         }
2064
2065         if (in_first_chunk) {
2066                 if (!is_vmalloc_addr(addr))
2067                         return __pa(addr);
2068                 else
2069                         return page_to_phys(vmalloc_to_page(addr)) +
2070                                offset_in_page(addr);
2071         } else
2072                 return page_to_phys(pcpu_addr_to_page(addr)) +
2073                        offset_in_page(addr);
2074 }
2075
2076 /**
2077  * pcpu_alloc_alloc_info - allocate percpu allocation info
2078  * @nr_groups: the number of groups
2079  * @nr_units: the number of units
2080  *
2081  * Allocate ai which is large enough for @nr_groups groups containing
2082  * @nr_units units.  The returned ai's groups[0].cpu_map points to the
2083  * cpu_map array which is long enough for @nr_units and filled with
2084  * NR_CPUS.  It's the caller's responsibility to initialize cpu_map
2085  * pointer of other groups.
2086  *
2087  * RETURNS:
2088  * Pointer to the allocated pcpu_alloc_info on success, NULL on
2089  * failure.
2090  */
2091 struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_alloc_alloc_info(int nr_groups,
2092                                                       int nr_units)
2093 {
2094         struct pcpu_alloc_info *ai;
2095         size_t base_size, ai_size;
2096         void *ptr;
2097         int unit;
2098
2099         base_size = ALIGN(struct_size(ai, groups, nr_groups),
2100                           __alignof__(ai->groups[0].cpu_map[0]));
2101         ai_size = base_size + nr_units * sizeof(ai->groups[0].cpu_map[0]);
2102
2103         ptr = memblock_alloc(PFN_ALIGN(ai_size), PAGE_SIZE);
2104         if (!ptr)
2105                 return NULL;
2106         ai = ptr;
2107         ptr += base_size;
2108
2109         ai->groups[0].cpu_map = ptr;
2110
2111         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++)
2112                 ai->groups[0].cpu_map[unit] = NR_CPUS;
2113
2114         ai->nr_groups = nr_groups;
2115         ai->__ai_size = PFN_ALIGN(ai_size);
2116
2117         return ai;
2118 }
2119
2120 /**
2121  * pcpu_free_alloc_info - free percpu allocation info
2122  * @ai: pcpu_alloc_info to free
2123  *
2124  * Free @ai which was allocated by pcpu_alloc_alloc_info().
2125  */
2126 void __init pcpu_free_alloc_info(struct pcpu_alloc_info *ai)
2127 {
2128         memblock_free_early(__pa(ai), ai->__ai_size);
2129 }
2130
2131 /**
2132  * pcpu_dump_alloc_info - print out information about pcpu_alloc_info
2133  * @lvl: loglevel
2134  * @ai: allocation info to dump
2135  *
2136  * Print out information about @ai using loglevel @lvl.
2137  */
2138 static void pcpu_dump_alloc_info(const char *lvl,
2139                                  const struct pcpu_alloc_info *ai)
2140 {
2141         int group_width = 1, cpu_width = 1, width;
2142         char empty_str[] = "--------";
2143         int alloc = 0, alloc_end = 0;
2144         int group, v;
2145         int upa, apl;   /* units per alloc, allocs per line */
2146
2147         v = ai->nr_groups;
2148         while (v /= 10)
2149                 group_width++;
2150
2151         v = num_possible_cpus();
2152         while (v /= 10)
2153                 cpu_width++;
2154         empty_str[min_t(int, cpu_width, sizeof(empty_str) - 1)] = '\0';
2155
2156         upa = ai->alloc_size / ai->unit_size;
2157         width = upa * (cpu_width + 1) + group_width + 3;
2158         apl = rounddown_pow_of_two(max(60 / width, 1));
2159
2160         printk("%spcpu-alloc: s%zu r%zu d%zu u%zu alloc=%zu*%zu",
2161                lvl, ai->static_size, ai->reserved_size, ai->dyn_size,
2162                ai->unit_size, ai->alloc_size / ai->atom_size, ai->atom_size);
2163
2164         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
2165                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
2166                 int unit = 0, unit_end = 0;
2167
2168                 BUG_ON(gi->nr_units % upa);
2169                 for (alloc_end += gi->nr_units / upa;
2170                      alloc < alloc_end; alloc++) {
2171                         if (!(alloc % apl)) {
2172                                 pr_cont("\n");
2173                                 printk("%spcpu-alloc: ", lvl);
2174                         }
2175                         pr_cont("[%0*d] ", group_width, group);
2176
2177                         for (unit_end += upa; unit < unit_end; unit++)
2178                                 if (gi->cpu_map[unit] != NR_CPUS)
2179                                         pr_cont("%0*d ",
2180                                                 cpu_width, gi->cpu_map[unit]);
2181                                 else
2182                                         pr_cont("%s ", empty_str);
2183                 }
2184         }
2185         pr_cont("\n");
2186 }
2187
2188 /**
2189  * pcpu_setup_first_chunk - initialize the first percpu chunk
2190  * @ai: pcpu_alloc_info describing how to percpu area is shaped
2191  * @base_addr: mapped address
2192  *
2193  * Initialize the first percpu chunk which contains the kernel static
2194  * percpu area.  This function is to be called from arch percpu area
2195  * setup path.
2196  *
2197  * @ai contains all information necessary to initialize the first
2198  * chunk and prime the dynamic percpu allocator.
2199  *
2200  * @ai->static_size is the size of static percpu area.
2201  *
2202  * @ai->reserved_size, if non-zero, specifies the amount of bytes to
2203  * reserve after the static area in the first chunk.  This reserves
2204  * the first chunk such that it's available only through reserved
2205  * percpu allocation.  This is primarily used to serve module percpu
2206  * static areas on architectures where the addressing model has
2207  * limited offset range for symbol relocations to guarantee module
2208  * percpu symbols fall inside the relocatable range.
2209  *
2210  * @ai->dyn_size determines the number of bytes available for dynamic
2211  * allocation in the first chunk.  The area between @ai->static_size +
2212  * @ai->reserved_size + @ai->dyn_size and @ai->unit_size is unused.
2213  *
2214  * @ai->unit_size specifies unit size and must be aligned to PAGE_SIZE
2215  * and equal to or larger than @ai->static_size + @ai->reserved_size +
2216  * @ai->dyn_size.
2217  *
2218  * @ai->atom_size is the allocation atom size and used as alignment
2219  * for vm areas.
2220  *
2221  * @ai->alloc_size is the allocation size and always multiple of
2222  * @ai->atom_size.  This is larger than @ai->atom_size if
2223  * @ai->unit_size is larger than @ai->atom_size.
2224  *
2225  * @ai->nr_groups and @ai->groups describe virtual memory layout of
2226  * percpu areas.  Units which should be colocated are put into the
2227  * same group.  Dynamic VM areas will be allocated according to these
2228  * groupings.  If @ai->nr_groups is zero, a single group containing
2229  * all units is assumed.
2230  *
2231  * The caller should have mapped the first chunk at @base_addr and
2232  * copied static data to each unit.
2233  *
2234  * The first chunk will always contain a static and a dynamic region.
2235  * However, the static region is not managed by any chunk.  If the first
2236  * chunk also contains a reserved region, it is served by two chunks -
2237  * one for the reserved region and one for the dynamic region.  They
2238  * share the same vm, but use offset regions in the area allocation map.
2239  * The chunk serving the dynamic region is circulated in the chunk slots
2240  * and available for dynamic allocation like any other chunk.
2241  */
2242 void __init pcpu_setup_first_chunk(const struct pcpu_alloc_info *ai,
2243                                    void *base_addr)
2244 {
2245         size_t size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + ai->dyn_size;
2246         size_t static_size, dyn_size;
2247         struct pcpu_chunk *chunk;
2248         unsigned long *group_offsets;
2249         size_t *group_sizes;
2250         unsigned long *unit_off;
2251         unsigned int cpu;
2252         int *unit_map;
2253         int group, unit, i;
2254         int map_size;
2255         unsigned long tmp_addr;
2256         size_t alloc_size;
2257
2258 #define PCPU_SETUP_BUG_ON(cond) do {                                    \
2259         if (unlikely(cond)) {                                           \
2260                 pr_emerg("failed to initialize, %s\n", #cond);          \
2261                 pr_emerg("cpu_possible_mask=%*pb\n",                    \
2262                          cpumask_pr_args(cpu_possible_mask));           \
2263                 pcpu_dump_alloc_info(KERN_EMERG, ai);                   \
2264                 BUG();                                                  \
2265         }                                                               \
2266 } while (0)
2267
2268         /* sanity checks */
2269         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->nr_groups <= 0);
2270 #ifdef CONFIG_SMP
2271         PCPU_SETUP_BUG_ON(!ai->static_size);
2272         PCPU_SETUP_BUG_ON(offset_in_page(__per_cpu_start));
2273 #endif
2274         PCPU_SETUP_BUG_ON(!base_addr);
2275         PCPU_SETUP_BUG_ON(offset_in_page(base_addr));
2276         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < size_sum);
2277         PCPU_SETUP_BUG_ON(offset_in_page(ai->unit_size));
2278         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
2279         PCPU_SETUP_BUG_ON(!IS_ALIGNED(ai->unit_size, PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE));
2280         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->dyn_size < PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE);
2281         PCPU_SETUP_BUG_ON(!ai->dyn_size);
2282         PCPU_SETUP_BUG_ON(!IS_ALIGNED(ai->reserved_size, PCPU_MIN_ALLOC_SIZE));
2283         PCPU_SETUP_BUG_ON(!(IS_ALIGNED(PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE, PAGE_SIZE) ||
2284                             IS_ALIGNED(PAGE_SIZE, PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE)));
2285         PCPU_SETUP_BUG_ON(pcpu_verify_alloc_info(ai) < 0);
2286
2287         /* process group information and build config tables accordingly */
2288         alloc_size = ai->nr_groups * sizeof(group_offsets[0]);
2289         group_offsets = memblock_alloc(alloc_size, SMP_CACHE_BYTES);
2290         if (!group_offsets)
2291                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
2292                       alloc_size);
2293
2294         alloc_size = ai->nr_groups * sizeof(group_sizes[0]);
2295         group_sizes = memblock_alloc(alloc_size, SMP_CACHE_BYTES);
2296         if (!group_sizes)
2297                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
2298                       alloc_size);
2299
2300         alloc_size = nr_cpu_ids * sizeof(unit_map[0]);
2301         unit_map = memblock_alloc(alloc_size, SMP_CACHE_BYTES);
2302         if (!unit_map)
2303                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
2304                       alloc_size);
2305
2306         alloc_size = nr_cpu_ids * sizeof(unit_off[0]);
2307         unit_off = memblock_alloc(alloc_size, SMP_CACHE_BYTES);
2308         if (!unit_off)
2309                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
2310                       alloc_size);
2311
2312         for (cpu = 0; cpu < nr_cpu_ids; cpu++)
2313                 unit_map[cpu] = UINT_MAX;
2314
2315         pcpu_low_unit_cpu = NR_CPUS;
2316         pcpu_high_unit_cpu = NR_CPUS;
2317
2318         for (group = 0, unit = 0; group < ai->nr_groups; group++, unit += i) {
2319                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
2320
2321                 group_offsets[group] = gi->base_offset;
2322                 group_sizes[group] = gi->nr_units * ai->unit_size;
2323
2324                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++) {
2325                         cpu = gi->cpu_map[i];
2326                         if (cpu == NR_CPUS)
2327                                 continue;
2328
2329                         PCPU_SETUP_BUG_ON(cpu >= nr_cpu_ids);
2330                         PCPU_SETUP_BUG_ON(!cpu_possible(cpu));
2331                         PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] != UINT_MAX);
2332
2333                         unit_map[cpu] = unit + i;
2334                         unit_off[cpu] = gi->base_offset + i * ai->unit_size;
2335
2336                         /* determine low/high unit_cpu */
2337                         if (pcpu_low_unit_cpu == NR_CPUS ||
2338                             unit_off[cpu] < unit_off[pcpu_low_unit_cpu])
2339                                 pcpu_low_unit_cpu = cpu;
2340                         if (pcpu_high_unit_cpu == NR_CPUS ||
2341                             unit_off[cpu] > unit_off[pcpu_high_unit_cpu])
2342                                 pcpu_high_unit_cpu = cpu;
2343                 }
2344         }
2345         pcpu_nr_units = unit;
2346
2347         for_each_possible_cpu(cpu)
2348                 PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] == UINT_MAX);
2349
2350         /* we're done parsing the input, undefine BUG macro and dump config */
2351 #undef PCPU_SETUP_BUG_ON
2352         pcpu_dump_alloc_info(KERN_DEBUG, ai);
2353
2354         pcpu_nr_groups = ai->nr_groups;
2355         pcpu_group_offsets = group_offsets;
2356         pcpu_group_sizes = group_sizes;
2357         pcpu_unit_map = unit_map;
2358         pcpu_unit_offsets = unit_off;
2359
2360         /* determine basic parameters */
2361         pcpu_unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
2362         pcpu_unit_size = pcpu_unit_pages << PAGE_SHIFT;
2363         pcpu_atom_size = ai->atom_size;
2364         pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk) +
2365                 BITS_TO_LONGS(pcpu_unit_pages) * sizeof(unsigned long);
2366
2367         pcpu_stats_save_ai(ai);
2368
2369         /*
2370          * Allocate chunk slots.  The additional last slot is for
2371          * empty chunks.
2372          */
2373         pcpu_nr_slots = __pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 2;
2374         pcpu_slot = memblock_alloc(pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]),
2375                                    SMP_CACHE_BYTES);
2376         if (!pcpu_slot)
2377                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
2378                       pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]));
2379         for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
2380                 INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
2381
2382         /*
2383          * The end of the static region needs to be aligned with the
2384          * minimum allocation size as this offsets the reserved and
2385          * dynamic region.  The first chunk ends page aligned by
2386          * expanding the dynamic region, therefore the dynamic region
2387          * can be shrunk to compensate while still staying above the
2388          * configured sizes.
2389          */
2390         static_size = ALIGN(ai->static_size, PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
2391         dyn_size = ai->dyn_size - (static_size - ai->static_size);
2392
2393         /*
2394          * Initialize first chunk.
2395          * If the reserved_size is non-zero, this initializes the reserved
2396          * chunk.  If the reserved_size is zero, the reserved chunk is NULL
2397          * and the dynamic region is initialized here.  The first chunk,
2398          * pcpu_first_chunk, will always point to the chunk that serves
2399          * the dynamic region.
2400          */
2401         tmp_addr = (unsigned long)base_addr + static_size;
2402         map_size = ai->reserved_size ?: dyn_size;
2403         chunk = pcpu_alloc_first_chunk(tmp_addr, map_size);
2404
2405         /* init dynamic chunk if necessary */
2406         if (ai->reserved_size) {
2407                 pcpu_reserved_chunk = chunk;
2408
2409                 tmp_addr = (unsigned long)base_addr + static_size +
2410                            ai->reserved_size;
2411                 map_size = dyn_size;
2412                 chunk = pcpu_alloc_first_chunk(tmp_addr, map_size);
2413         }
2414
2415         /* link the first chunk in */
2416         pcpu_first_chunk = chunk;
2417         pcpu_nr_empty_pop_pages = pcpu_first_chunk->nr_empty_pop_pages;
2418         pcpu_chunk_relocate(pcpu_first_chunk, -1);
2419
2420         /* include all regions of the first chunk */
2421         pcpu_nr_populated += PFN_DOWN(size_sum);
2422
2423         pcpu_stats_chunk_alloc();
2424         trace_percpu_create_chunk(base_addr);
2425
2426         /* we're done */
2427         pcpu_base_addr = base_addr;
2428 }
2429
2430 #ifdef CONFIG_SMP
2431
2432 const char * const pcpu_fc_names[PCPU_FC_NR] __initconst = {
2433         [PCPU_FC_AUTO]  = "auto",
2434         [PCPU_FC_EMBED] = "embed",
2435         [PCPU_FC_PAGE]  = "page",
2436 };
2437
2438 enum pcpu_fc pcpu_chosen_fc __initdata = PCPU_FC_AUTO;
2439
2440 static int __init percpu_alloc_setup(char *str)
2441 {
2442         if (!str)
2443                 return -EINVAL;
2444
2445         if (0)
2446                 /* nada */;
2447 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK
2448         else if (!strcmp(str, "embed"))
2449                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_EMBED;
2450 #endif
2451 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
2452         else if (!strcmp(str, "page"))
2453                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_PAGE;
2454 #endif
2455         else
2456                 pr_warn("unknown allocator %s specified\n", str);
2457
2458         return 0;
2459 }
2460 early_param("percpu_alloc", percpu_alloc_setup);
2461
2462 /*
2463  * pcpu_embed_first_chunk() is used by the generic percpu setup.
2464  * Build it if needed by the arch config or the generic setup is going
2465  * to be used.
2466  */
2467 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK) || \
2468         !defined(CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA)
2469 #define BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK
2470 #endif
2471
2472 /* build pcpu_page_first_chunk() iff needed by the arch config */
2473 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK)
2474 #define BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
2475 #endif
2476
2477 /* pcpu_build_alloc_info() is used by both embed and page first chunk */
2478 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK) || defined(BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK)
2479 /**
2480  * pcpu_build_alloc_info - build alloc_info considering distances between CPUs
2481  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
2482  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
2483  * @atom_size: allocation atom size
2484  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
2485  *
2486  * This function determines grouping of units, their mappings to cpus
2487  * and other parameters considering needed percpu size, allocation
2488  * atom size and distances between CPUs.
2489  *
2490  * Groups are always multiples of atom size and CPUs which are of
2491  * LOCAL_DISTANCE both ways are grouped together and share space for
2492  * units in the same group.  The returned configuration is guaranteed
2493  * to have CPUs on different nodes on different groups and >=75% usage
2494  * of allocated virtual address space.
2495  *
2496  * RETURNS:
2497  * On success, pointer to the new allocation_info is returned.  On
2498  * failure, ERR_PTR value is returned.
2499  */
2500 static struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_build_alloc_info(
2501                                 size_t reserved_size, size_t dyn_size,
2502                                 size_t atom_size,
2503                                 pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn)
2504 {
2505         static int group_map[NR_CPUS] __initdata;
2506         static int group_cnt[NR_CPUS] __initdata;
2507         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
2508         int nr_groups = 1, nr_units = 0;
2509         size_t size_sum, min_unit_size, alloc_size;
2510         int upa, max_upa, uninitialized_var(best_upa);  /* units_per_alloc */
2511         int last_allocs, group, unit;
2512         unsigned int cpu, tcpu;
2513         struct pcpu_alloc_info *ai;
2514         unsigned int *cpu_map;
2515
2516         /* this function may be called multiple times */
2517         memset(group_map, 0, sizeof(group_map));
2518         memset(group_cnt, 0, sizeof(group_cnt));
2519
2520         /* calculate size_sum and ensure dyn_size is enough for early alloc */
2521         size_sum = PFN_ALIGN(static_size + reserved_size +
2522                             max_t(size_t, dyn_size, PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE));
2523         dyn_size = size_sum - static_size - reserved_size;
2524
2525         /*
2526          * Determine min_unit_size, alloc_size and max_upa such that
2527          * alloc_size is multiple of atom_size and is the smallest
2528          * which can accommodate 4k aligned segments which are equal to
2529          * or larger than min_unit_size.
2530          */
2531         min_unit_size = max_t(size_t, size_sum, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
2532
2533         /* determine the maximum # of units that can fit in an allocation */
2534         alloc_size = roundup(min_unit_size, atom_size);
2535         upa = alloc_size / min_unit_size;
2536         while (alloc_size % upa || (offset_in_page(alloc_size / upa)))
2537                 upa--;
2538         max_upa = upa;
2539
2540         /* group cpus according to their proximity */
2541         for_each_possible_cpu(cpu) {
2542                 group = 0;
2543         next_group:
2544                 for_each_possible_cpu(tcpu) {
2545                         if (cpu == tcpu)
2546                                 break;
2547                         if (group_map[tcpu] == group && cpu_distance_fn &&
2548                             (cpu_distance_fn(cpu, tcpu) > LOCAL_DISTANCE ||
2549                              cpu_distance_fn(tcpu, cpu) > LOCAL_DISTANCE)) {
2550                                 group++;
2551                                 nr_groups = max(nr_groups, group + 1);
2552                                 goto next_group;
2553                         }
2554                 }
2555                 group_map[cpu] = group;
2556                 group_cnt[group]++;
2557         }
2558
2559         /*
2560          * Wasted space is caused by a ratio imbalance of upa to group_cnt.
2561          * Expand the unit_size until we use >= 75% of the units allocated.
2562          * Related to atom_size, which could be much larger than the unit_size.
2563          */
2564         last_allocs = INT_MAX;
2565         for (upa = max_upa; upa; upa--) {
2566                 int allocs = 0, wasted = 0;
2567
2568                 if (alloc_size % upa || (offset_in_page(alloc_size / upa)))
2569                         continue;
2570
2571                 for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
2572                         int this_allocs = DIV_ROUND_UP(group_cnt[group], upa);
2573                         allocs += this_allocs;
2574                         wasted += this_allocs * upa - group_cnt[group];
2575                 }
2576
2577                 /*
2578                  * Don't accept if wastage is over 1/3.  The
2579                  * greater-than comparison ensures upa==1 always
2580                  * passes the following check.
2581                  */
2582                 if (wasted > num_possible_cpus() / 3)
2583                         continue;
2584
2585                 /* and then don't consume more memory */
2586                 if (allocs > last_allocs)
2587                         break;
2588                 last_allocs = allocs;
2589                 best_upa = upa;
2590         }
2591         upa = best_upa;
2592
2593         /* allocate and fill alloc_info */
2594         for (group = 0; group < nr_groups; group++)
2595                 nr_units += roundup(group_cnt[group], upa);
2596
2597         ai = pcpu_alloc_alloc_info(nr_groups, nr_units);
2598         if (!ai)
2599                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2600         cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
2601
2602         for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
2603                 ai->groups[group].cpu_map = cpu_map;
2604                 cpu_map += roundup(group_cnt[group], upa);
2605         }
2606
2607         ai->static_size = static_size;
2608         ai->reserved_size = reserved_size;
2609         ai->dyn_size = dyn_size;
2610         ai->unit_size = alloc_size / upa;
2611         ai->atom_size = atom_size;
2612         ai->alloc_size = alloc_size;
2613
2614         for (group = 0, unit = 0; group < nr_groups; group++) {
2615                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
2616
2617                 /*
2618                  * Initialize base_offset as if all groups are located
2619                  * back-to-back.  The caller should update this to
2620                  * reflect actual allocation.
2621                  */
2622                 gi->base_offset = unit * ai->unit_size;
2623
2624                 for_each_possible_cpu(cpu)
2625                         if (group_map[cpu] == group)
2626                                 gi->cpu_map[gi->nr_units++] = cpu;
2627                 gi->nr_units = roundup(gi->nr_units, upa);
2628                 unit += gi->nr_units;
2629         }
2630         BUG_ON(unit != nr_units);
2631
2632         return ai;
2633 }
2634 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK || BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
2635
2636 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK)
2637 /**
2638  * pcpu_embed_first_chunk - embed the first percpu chunk into bootmem
2639  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
2640  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
2641  * @atom_size: allocation atom size
2642  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
2643  * @alloc_fn: function to allocate percpu page
2644  * @free_fn: function to free percpu page
2645  *
2646  * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
2647  * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
2648  *
2649  * If this function is used to setup the first chunk, it is allocated
2650  * by calling @alloc_fn and used as-is without being mapped into
2651  * vmalloc area.  Allocations are always whole multiples of @atom_size
2652  * aligned to @atom_size.
2653  *
2654  * This enables the first chunk to piggy back on the linear physical
2655  * mapping which often uses larger page size.  Please note that this
2656  * can result in very sparse cpu->unit mapping on NUMA machines thus
2657  * requiring large vmalloc address space.  Don't use this allocator if
2658  * vmalloc space is not orders of magnitude larger than distances
2659  * between node memory addresses (ie. 32bit NUMA machines).
2660  *
2661  * @dyn_size specifies the minimum dynamic area size.
2662  *
2663  * If the needed size is smaller than the minimum or specified unit
2664  * size, the leftover is returned using @free_fn.
2665  *
2666  * RETURNS:
2667  * 0 on success, -errno on failure.
2668  */
2669 int __init pcpu_embed_first_chunk(size_t reserved_size, size_t dyn_size,
2670                                   size_t atom_size,
2671                                   pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn,
2672                                   pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
2673                                   pcpu_fc_free_fn_t free_fn)
2674 {
2675         void *base = (void *)ULONG_MAX;
2676         void **areas = NULL;
2677         struct pcpu_alloc_info *ai;
2678         size_t size_sum, areas_size;
2679         unsigned long max_distance;
2680         int group, i, highest_group, rc = 0;
2681
2682         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, dyn_size, atom_size,
2683                                    cpu_distance_fn);
2684         if (IS_ERR(ai))
2685                 return PTR_ERR(ai);
2686
2687         size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + ai->dyn_size;
2688         areas_size = PFN_ALIGN(ai->nr_groups * sizeof(void *));
2689
2690         areas = memblock_alloc(areas_size, SMP_CACHE_BYTES);
2691         if (!areas) {
2692                 rc = -ENOMEM;
2693                 goto out_free;
2694         }
2695
2696         /* allocate, copy and determine base address & max_distance */
2697         highest_group = 0;
2698         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
2699                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
2700                 unsigned int cpu = NR_CPUS;
2701                 void *ptr;
2702
2703                 for (i = 0; i < gi->nr_units && cpu == NR_CPUS; i++)
2704                         cpu = gi->cpu_map[i];
2705                 BUG_ON(cpu == NR_CPUS);
2706
2707                 /* allocate space for the whole group */
2708                 ptr = alloc_fn(cpu, gi->nr_units * ai->unit_size, atom_size);
2709                 if (!ptr) {
2710                         rc = -ENOMEM;
2711                         goto out_free_areas;
2712                 }
2713                 /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
2714                 kmemleak_free(ptr);
2715                 areas[group] = ptr;
2716
2717                 base = min(ptr, base);
2718                 if (ptr > areas[highest_group])
2719                         highest_group = group;
2720         }
2721         max_distance = areas[highest_group] - base;
2722         max_distance += ai->unit_size * ai->groups[highest_group].nr_units;
2723
2724         /* warn if maximum distance is further than 75% of vmalloc space */
2725         if (max_distance > VMALLOC_TOTAL * 3 / 4) {
2726                 pr_warn("max_distance=0x%lx too large for vmalloc space 0x%lx\n",
2727                                 max_distance, VMALLOC_TOTAL);
2728 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
2729                 /* and fail if we have fallback */
2730                 rc = -EINVAL;
2731                 goto out_free_areas;
2732 #endif
2733         }
2734
2735         /*
2736          * Copy data and free unused parts.  This should happen after all
2737          * allocations are complete; otherwise, we may end up with
2738          * overlapping groups.
2739          */
2740         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
2741                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
2742                 void *ptr = areas[group];
2743
2744                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++, ptr += ai->unit_size) {
2745                         if (gi->cpu_map[i] == NR_CPUS) {
2746                                 /* unused unit, free whole */
2747                                 free_fn(ptr, ai->unit_size);
2748                                 continue;
2749                         }
2750                         /* copy and return the unused part */
2751                         memcpy(ptr, __per_cpu_load, ai->static_size);
2752                         free_fn(ptr + size_sum, ai->unit_size - size_sum);
2753                 }
2754         }
2755
2756         /* base address is now known, determine group base offsets */
2757         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
2758                 ai->groups[group].base_offset = areas[group] - base;
2759         }
2760
2761         pr_info("Embedded %zu pages/cpu s%zu r%zu d%zu u%zu\n",
2762                 PFN_DOWN(size_sum), ai->static_size, ai->reserved_size,
2763                 ai->dyn_size, ai->unit_size);
2764
2765         pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
2766         goto out_free;
2767
2768 out_free_areas:
2769         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++)
2770                 if (areas[group])
2771                         free_fn(areas[group],
2772                                 ai->groups[group].nr_units * ai->unit_size);
2773 out_free:
2774         pcpu_free_alloc_info(ai);
2775         if (areas)
2776                 memblock_free_early(__pa(areas), areas_size);
2777         return rc;
2778 }
2779 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK */
2780
2781 #ifdef BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
2782 /**
2783  * pcpu_page_first_chunk - map the first chunk using PAGE_SIZE pages
2784  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
2785  * @alloc_fn: function to allocate percpu page, always called with PAGE_SIZE
2786  * @free_fn: function to free percpu page, always called with PAGE_SIZE
2787  * @populate_pte_fn: function to populate pte
2788  *
2789  * This is a helper to ease setting up page-remapped first percpu
2790  * chunk and can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
2791  *
2792  * This is the basic allocator.  Static percpu area is allocated
2793  * page-by-page into vmalloc area.
2794  *
2795  * RETURNS:
2796  * 0 on success, -errno on failure.
2797  */
2798 int __init pcpu_page_first_chunk(size_t reserved_size,
2799                                  pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
2800                                  pcpu_fc_free_fn_t free_fn,
2801                                  pcpu_fc_populate_pte_fn_t populate_pte_fn)
2802 {
2803         static struct vm_struct vm;
2804         struct pcpu_alloc_info *ai;
2805         char psize_str[16];
2806         int unit_pages;
2807         size_t pages_size;
2808         struct page **pages;
2809         int unit, i, j, rc = 0;
2810         int upa;
2811         int nr_g0_units;
2812
2813         snprintf(psize_str, sizeof(psize_str), "%luK", PAGE_SIZE >> 10);
2814
2815         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, 0, PAGE_SIZE, NULL);
2816         if (IS_ERR(ai))
2817                 return PTR_ERR(ai);
2818         BUG_ON(ai->nr_groups != 1);
2819         upa = ai->alloc_size/ai->unit_size;
2820         nr_g0_units = roundup(num_possible_cpus(), upa);
2821         if (WARN_ON(ai->groups[0].nr_units != nr_g0_units)) {
2822                 pcpu_free_alloc_info(ai);
2823                 return -EINVAL;
2824         }
2825
2826         unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
2827
2828         /* unaligned allocations can't be freed, round up to page size */
2829         pages_size = PFN_ALIGN(unit_pages * num_possible_cpus() *
2830                                sizeof(pages[0]));
2831         pages = memblock_alloc(pages_size, SMP_CACHE_BYTES);
2832         if (!pages)
2833                 panic("%s: Failed to allocate %zu bytes\n", __func__,
2834                       pages_size);
2835
2836         /* allocate pages */
2837         j = 0;
2838         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++) {
2839                 unsigned int cpu = ai->groups[0].cpu_map[unit];
2840                 for (i = 0; i < unit_pages; i++) {
2841                         void *ptr;
2842
2843                         ptr = alloc_fn(cpu, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
2844                         if (!ptr) {
2845                                 pr_warn("failed to allocate %s page for cpu%u\n",
2846                                                 psize_str, cpu);
2847                                 goto enomem;
2848                         }
2849                         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
2850                         kmemleak_free(ptr);
2851                         pages[j++] = virt_to_page(ptr);
2852                 }
2853         }
2854
2855         /* allocate vm area, map the pages and copy static data */
2856         vm.flags = VM_ALLOC;
2857         vm.size = num_possible_cpus() * ai->unit_size;
2858         vm_area_register_early(&vm, PAGE_SIZE);
2859
2860         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++) {
2861                 unsigned long unit_addr =
2862                         (unsigned long)vm.addr + unit * ai->unit_size;
2863
2864                 for (i = 0; i < unit_pages; i++)
2865                         populate_pte_fn(unit_addr + (i << PAGE_SHIFT));
2866
2867                 /* pte already populated, the following shouldn't fail */
2868                 rc = __pcpu_map_pages(unit_addr, &pages[unit * unit_pages],
2869                                       unit_pages);
2870                 if (rc < 0)
2871                         panic("failed to map percpu area, err=%d\n", rc);
2872
2873                 /*
2874                  * FIXME: Archs with virtual cache should flush local
2875                  * cache for the linear mapping here - something
2876                  * equivalent to flush_cache_vmap() on the local cpu.
2877                  * flush_cache_vmap() can't be used as most supporting
2878                  * data structures are not set up yet.
2879                  */
2880
2881                 /* copy static data */
2882                 memcpy((void *)unit_addr, __per_cpu_load, ai->static_size);
2883         }
2884
2885         /* we're ready, commit */
2886         pr_info("%d %s pages/cpu s%zu r%zu d%zu\n",
2887                 unit_pages, psize_str, ai->static_size,
2888                 ai->reserved_size, ai->dyn_size);
2889
2890         pcpu_setup_first_chunk(ai, vm.addr);
2891         goto out_free_ar;
2892
2893 enomem:
2894         while (--j >= 0)
2895                 free_fn(page_address(pages[j]), PAGE_SIZE);
2896         rc = -ENOMEM;
2897 out_free_ar:
2898         memblock_free_early(__pa(pages), pages_size);
2899         pcpu_free_alloc_info(ai);
2900         return rc;
2901 }
2902 #endif /* BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
2903
2904 #ifndef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
2905 /*
2906  * Generic SMP percpu area setup.
2907  *
2908  * The embedding helper is used because its behavior closely resembles
2909  * the original non-dynamic generic percpu area setup.  This is
2910  * important because many archs have addressing restrictions and might
2911  * fail if the percpu area is located far away from the previous
2912  * location.  As an added bonus, in non-NUMA cases, embedding is
2913  * generally a good idea TLB-wise because percpu area can piggy back
2914  * on the physical linear memory mapping which uses large page
2915  * mappings on applicable archs.
2916  */
2917 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
2918 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
2919
2920 static void * __init pcpu_dfl_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size,
2921                                        size_t align)
2922 {
2923         return  memblock_alloc_from(size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
2924 }
2925
2926 static void __init pcpu_dfl_fc_free(void *ptr, size_t size)
2927 {
2928         memblock_free_early(__pa(ptr), size);
2929 }
2930
2931 void __init setup_per_cpu_areas(void)
2932 {
2933         unsigned long delta;
2934         unsigned int cpu;
2935         int rc;
2936
2937         /*
2938          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
2939          * what the legacy allocator did.
2940          */
2941         rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
2942                                     PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE, NULL,
2943                                     pcpu_dfl_fc_alloc, pcpu_dfl_fc_free);
2944         if (rc < 0)
2945                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
2946
2947         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
2948         for_each_possible_cpu(cpu)
2949                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
2950 }
2951 #endif  /* CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA */
2952
2953 #else   /* CONFIG_SMP */
2954
2955 /*
2956  * UP percpu area setup.
2957  *
2958  * UP always uses km-based percpu allocator with identity mapping.
2959  * Static percpu variables are indistinguishable from the usual static
2960  * variables and don't require any special preparation.
2961  */
2962 void __init setup_per_cpu_areas(void)
2963 {
2964         const size_t unit_size =
2965                 roundup_pow_of_two(max_t(size_t, PCPU_MIN_UNIT_SIZE,
2966                                          PERCPU_DYNAMIC_RESERVE));
2967         struct pcpu_alloc_info *ai;
2968         void *fc;
2969
2970         ai = pcpu_alloc_alloc_info(1, 1);
2971         fc = memblock_alloc_from(unit_size, PAGE_SIZE, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
2972         if (!ai || !fc)
2973                 panic("Failed to allocate memory for percpu areas.");
2974         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
2975         kmemleak_free(fc);
2976
2977         ai->dyn_size = unit_size;
2978         ai->unit_size = unit_size;
2979         ai->atom_size = unit_size;
2980         ai->alloc_size = unit_size;
2981         ai->groups[0].nr_units = 1;
2982         ai->groups[0].cpu_map[0] = 0;
2983
2984         pcpu_setup_first_chunk(ai, fc);
2985         pcpu_free_alloc_info(ai);
2986 }
2987
2988 #endif  /* CONFIG_SMP */
2989
2990 /*
2991  * pcpu_nr_pages - calculate total number of populated backing pages
2992  *
2993  * This reflects the number of pages populated to back chunks.  Metadata is
2994  * excluded in the number exposed in meminfo as the number of backing pages
2995  * scales with the number of cpus and can quickly outweigh the memory used for
2996  * metadata.  It also keeps this calculation nice and simple.
2997  *
2998  * RETURNS:
2999  * Total number of populated backing pages in use by the allocator.
3000  */
3001 unsigned long pcpu_nr_pages(void)
3002 {
3003         return pcpu_nr_populated * pcpu_nr_units;
3004 }
3005
3006 /*
3007  * Percpu allocator is initialized early during boot when neither slab or
3008  * workqueue is available.  Plug async management until everything is up
3009  * and running.
3010  */
3011 static int __init percpu_enable_async(void)
3012 {
3013         pcpu_async_enabled = true;
3014         return 0;
3015 }
3016 subsys_initcall(percpu_enable_async);