Merge tag 'cocci-6.9-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jlawall...
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / zsmalloc.c
1 /*
2  * zsmalloc memory allocator
3  *
4  * Copyright (C) 2011  Nitin Gupta
5  * Copyright (C) 2012, 2013 Minchan Kim
6  *
7  * This code is released using a dual license strategy: BSD/GPL
8  * You can choose the license that better fits your requirements.
9  *
10  * Released under the terms of 3-clause BSD License
11  * Released under the terms of GNU General Public License Version 2.0
12  */
13
14 /*
15  * Following is how we use various fields and flags of underlying
16  * struct page(s) to form a zspage.
17  *
18  * Usage of struct page fields:
19  *      page->private: points to zspage
20  *      page->index: links together all component pages of a zspage
21  *              For the huge page, this is always 0, so we use this field
22  *              to store handle.
23  *      page->page_type: first object offset in a subpage of zspage
24  *
25  * Usage of struct page flags:
26  *      PG_private: identifies the first component page
27  *      PG_owner_priv_1: identifies the huge component page
28  *
29  */
30
31 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
32
33 /*
34  * lock ordering:
35  *      page_lock
36  *      pool->lock
37  *      zspage->lock
38  */
39
40 #include <linux/module.h>
41 #include <linux/kernel.h>
42 #include <linux/sched.h>
43 #include <linux/bitops.h>
44 #include <linux/errno.h>
45 #include <linux/highmem.h>
46 #include <linux/string.h>
47 #include <linux/slab.h>
48 #include <linux/pgtable.h>
49 #include <asm/tlbflush.h>
50 #include <linux/cpumask.h>
51 #include <linux/cpu.h>
52 #include <linux/vmalloc.h>
53 #include <linux/preempt.h>
54 #include <linux/spinlock.h>
55 #include <linux/shrinker.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/debugfs.h>
58 #include <linux/zsmalloc.h>
59 #include <linux/zpool.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/wait.h>
62 #include <linux/pagemap.h>
63 #include <linux/fs.h>
64 #include <linux/local_lock.h>
65
66 #define ZSPAGE_MAGIC    0x58
67
68 /*
69  * This must be power of 2 and greater than or equal to sizeof(link_free).
70  * These two conditions ensure that any 'struct link_free' itself doesn't
71  * span more than 1 page which avoids complex case of mapping 2 pages simply
72  * to restore link_free pointer values.
73  */
74 #define ZS_ALIGN                8
75
76 #define ZS_HANDLE_SIZE (sizeof(unsigned long))
77
78 /*
79  * Object location (<PFN>, <obj_idx>) is encoded as
80  * a single (unsigned long) handle value.
81  *
82  * Note that object index <obj_idx> starts from 0.
83  *
84  * This is made more complicated by various memory models and PAE.
85  */
86
87 #ifndef MAX_POSSIBLE_PHYSMEM_BITS
88 #ifdef MAX_PHYSMEM_BITS
89 #define MAX_POSSIBLE_PHYSMEM_BITS MAX_PHYSMEM_BITS
90 #else
91 /*
92  * If this definition of MAX_PHYSMEM_BITS is used, OBJ_INDEX_BITS will just
93  * be PAGE_SHIFT
94  */
95 #define MAX_POSSIBLE_PHYSMEM_BITS BITS_PER_LONG
96 #endif
97 #endif
98
99 #define _PFN_BITS               (MAX_POSSIBLE_PHYSMEM_BITS - PAGE_SHIFT)
100
101 /*
102  * Head in allocated object should have OBJ_ALLOCATED_TAG
103  * to identify the object was allocated or not.
104  * It's okay to add the status bit in the least bit because
105  * header keeps handle which is 4byte-aligned address so we
106  * have room for two bit at least.
107  */
108 #define OBJ_ALLOCATED_TAG 1
109
110 #define OBJ_TAG_BITS    1
111 #define OBJ_TAG_MASK    OBJ_ALLOCATED_TAG
112
113 #define OBJ_INDEX_BITS  (BITS_PER_LONG - _PFN_BITS)
114 #define OBJ_INDEX_MASK  ((_AC(1, UL) << OBJ_INDEX_BITS) - 1)
115
116 #define HUGE_BITS       1
117 #define FULLNESS_BITS   4
118 #define CLASS_BITS      8
119 #define MAGIC_VAL_BITS  8
120
121 #define MAX(a, b) ((a) >= (b) ? (a) : (b))
122
123 #define ZS_MAX_PAGES_PER_ZSPAGE (_AC(CONFIG_ZSMALLOC_CHAIN_SIZE, UL))
124
125 /* ZS_MIN_ALLOC_SIZE must be multiple of ZS_ALIGN */
126 #define ZS_MIN_ALLOC_SIZE \
127         MAX(32, (ZS_MAX_PAGES_PER_ZSPAGE << PAGE_SHIFT >> OBJ_INDEX_BITS))
128 /* each chunk includes extra space to keep handle */
129 #define ZS_MAX_ALLOC_SIZE       PAGE_SIZE
130
131 /*
132  * On systems with 4K page size, this gives 255 size classes! There is a
133  * trader-off here:
134  *  - Large number of size classes is potentially wasteful as free page are
135  *    spread across these classes
136  *  - Small number of size classes causes large internal fragmentation
137  *  - Probably its better to use specific size classes (empirically
138  *    determined). NOTE: all those class sizes must be set as multiple of
139  *    ZS_ALIGN to make sure link_free itself never has to span 2 pages.
140  *
141  *  ZS_MIN_ALLOC_SIZE and ZS_SIZE_CLASS_DELTA must be multiple of ZS_ALIGN
142  *  (reason above)
143  */
144 #define ZS_SIZE_CLASS_DELTA     (PAGE_SIZE >> CLASS_BITS)
145 #define ZS_SIZE_CLASSES (DIV_ROUND_UP(ZS_MAX_ALLOC_SIZE - ZS_MIN_ALLOC_SIZE, \
146                                       ZS_SIZE_CLASS_DELTA) + 1)
147
148 /*
149  * Pages are distinguished by the ratio of used memory (that is the ratio
150  * of ->inuse objects to all objects that page can store). For example,
151  * INUSE_RATIO_10 means that the ratio of used objects is > 0% and <= 10%.
152  *
153  * The number of fullness groups is not random. It allows us to keep
154  * difference between the least busy page in the group (minimum permitted
155  * number of ->inuse objects) and the most busy page (maximum permitted
156  * number of ->inuse objects) at a reasonable value.
157  */
158 enum fullness_group {
159         ZS_INUSE_RATIO_0,
160         ZS_INUSE_RATIO_10,
161         /* NOTE: 8 more fullness groups here */
162         ZS_INUSE_RATIO_99       = 10,
163         ZS_INUSE_RATIO_100,
164         NR_FULLNESS_GROUPS,
165 };
166
167 enum class_stat_type {
168         /* NOTE: stats for 12 fullness groups here: from inuse 0 to 100 */
169         ZS_OBJS_ALLOCATED       = NR_FULLNESS_GROUPS,
170         ZS_OBJS_INUSE,
171         NR_CLASS_STAT_TYPES,
172 };
173
174 struct zs_size_stat {
175         unsigned long objs[NR_CLASS_STAT_TYPES];
176 };
177
178 #ifdef CONFIG_ZSMALLOC_STAT
179 static struct dentry *zs_stat_root;
180 #endif
181
182 static size_t huge_class_size;
183
184 struct size_class {
185         struct list_head fullness_list[NR_FULLNESS_GROUPS];
186         /*
187          * Size of objects stored in this class. Must be multiple
188          * of ZS_ALIGN.
189          */
190         int size;
191         int objs_per_zspage;
192         /* Number of PAGE_SIZE sized pages to combine to form a 'zspage' */
193         int pages_per_zspage;
194
195         unsigned int index;
196         struct zs_size_stat stats;
197 };
198
199 /*
200  * Placed within free objects to form a singly linked list.
201  * For every zspage, zspage->freeobj gives head of this list.
202  *
203  * This must be power of 2 and less than or equal to ZS_ALIGN
204  */
205 struct link_free {
206         union {
207                 /*
208                  * Free object index;
209                  * It's valid for non-allocated object
210                  */
211                 unsigned long next;
212                 /*
213                  * Handle of allocated object.
214                  */
215                 unsigned long handle;
216         };
217 };
218
219 struct zs_pool {
220         const char *name;
221
222         struct size_class *size_class[ZS_SIZE_CLASSES];
223         struct kmem_cache *handle_cachep;
224         struct kmem_cache *zspage_cachep;
225
226         atomic_long_t pages_allocated;
227
228         struct zs_pool_stats stats;
229
230         /* Compact classes */
231         struct shrinker *shrinker;
232
233 #ifdef CONFIG_ZSMALLOC_STAT
234         struct dentry *stat_dentry;
235 #endif
236 #ifdef CONFIG_COMPACTION
237         struct work_struct free_work;
238 #endif
239         spinlock_t lock;
240         atomic_t compaction_in_progress;
241 };
242
243 struct zspage {
244         struct {
245                 unsigned int huge:HUGE_BITS;
246                 unsigned int fullness:FULLNESS_BITS;
247                 unsigned int class:CLASS_BITS + 1;
248                 unsigned int magic:MAGIC_VAL_BITS;
249         };
250         unsigned int inuse;
251         unsigned int freeobj;
252         struct page *first_page;
253         struct list_head list; /* fullness list */
254         struct zs_pool *pool;
255         rwlock_t lock;
256 };
257
258 struct mapping_area {
259         local_lock_t lock;
260         char *vm_buf; /* copy buffer for objects that span pages */
261         char *vm_addr; /* address of kmap_atomic()'ed pages */
262         enum zs_mapmode vm_mm; /* mapping mode */
263 };
264
265 /* huge object: pages_per_zspage == 1 && maxobj_per_zspage == 1 */
266 static void SetZsHugePage(struct zspage *zspage)
267 {
268         zspage->huge = 1;
269 }
270
271 static bool ZsHugePage(struct zspage *zspage)
272 {
273         return zspage->huge;
274 }
275
276 static void migrate_lock_init(struct zspage *zspage);
277 static void migrate_read_lock(struct zspage *zspage);
278 static void migrate_read_unlock(struct zspage *zspage);
279 static void migrate_write_lock(struct zspage *zspage);
280 static void migrate_write_unlock(struct zspage *zspage);
281
282 #ifdef CONFIG_COMPACTION
283 static void kick_deferred_free(struct zs_pool *pool);
284 static void init_deferred_free(struct zs_pool *pool);
285 static void SetZsPageMovable(struct zs_pool *pool, struct zspage *zspage);
286 #else
287 static void kick_deferred_free(struct zs_pool *pool) {}
288 static void init_deferred_free(struct zs_pool *pool) {}
289 static void SetZsPageMovable(struct zs_pool *pool, struct zspage *zspage) {}
290 #endif
291
292 static int create_cache(struct zs_pool *pool)
293 {
294         pool->handle_cachep = kmem_cache_create("zs_handle", ZS_HANDLE_SIZE,
295                                         0, 0, NULL);
296         if (!pool->handle_cachep)
297                 return 1;
298
299         pool->zspage_cachep = kmem_cache_create("zspage", sizeof(struct zspage),
300                                         0, 0, NULL);
301         if (!pool->zspage_cachep) {
302                 kmem_cache_destroy(pool->handle_cachep);
303                 pool->handle_cachep = NULL;
304                 return 1;
305         }
306
307         return 0;
308 }
309
310 static void destroy_cache(struct zs_pool *pool)
311 {
312         kmem_cache_destroy(pool->handle_cachep);
313         kmem_cache_destroy(pool->zspage_cachep);
314 }
315
316 static unsigned long cache_alloc_handle(struct zs_pool *pool, gfp_t gfp)
317 {
318         return (unsigned long)kmem_cache_alloc(pool->handle_cachep,
319                         gfp & ~(__GFP_HIGHMEM|__GFP_MOVABLE));
320 }
321
322 static void cache_free_handle(struct zs_pool *pool, unsigned long handle)
323 {
324         kmem_cache_free(pool->handle_cachep, (void *)handle);
325 }
326
327 static struct zspage *cache_alloc_zspage(struct zs_pool *pool, gfp_t flags)
328 {
329         return kmem_cache_zalloc(pool->zspage_cachep,
330                         flags & ~(__GFP_HIGHMEM|__GFP_MOVABLE));
331 }
332
333 static void cache_free_zspage(struct zs_pool *pool, struct zspage *zspage)
334 {
335         kmem_cache_free(pool->zspage_cachep, zspage);
336 }
337
338 /* pool->lock(which owns the handle) synchronizes races */
339 static void record_obj(unsigned long handle, unsigned long obj)
340 {
341         *(unsigned long *)handle = obj;
342 }
343
344 /* zpool driver */
345
346 #ifdef CONFIG_ZPOOL
347
348 static void *zs_zpool_create(const char *name, gfp_t gfp)
349 {
350         /*
351          * Ignore global gfp flags: zs_malloc() may be invoked from
352          * different contexts and its caller must provide a valid
353          * gfp mask.
354          */
355         return zs_create_pool(name);
356 }
357
358 static void zs_zpool_destroy(void *pool)
359 {
360         zs_destroy_pool(pool);
361 }
362
363 static int zs_zpool_malloc(void *pool, size_t size, gfp_t gfp,
364                         unsigned long *handle)
365 {
366         *handle = zs_malloc(pool, size, gfp);
367
368         if (IS_ERR_VALUE(*handle))
369                 return PTR_ERR((void *)*handle);
370         return 0;
371 }
372 static void zs_zpool_free(void *pool, unsigned long handle)
373 {
374         zs_free(pool, handle);
375 }
376
377 static void *zs_zpool_map(void *pool, unsigned long handle,
378                         enum zpool_mapmode mm)
379 {
380         enum zs_mapmode zs_mm;
381
382         switch (mm) {
383         case ZPOOL_MM_RO:
384                 zs_mm = ZS_MM_RO;
385                 break;
386         case ZPOOL_MM_WO:
387                 zs_mm = ZS_MM_WO;
388                 break;
389         case ZPOOL_MM_RW:
390         default:
391                 zs_mm = ZS_MM_RW;
392                 break;
393         }
394
395         return zs_map_object(pool, handle, zs_mm);
396 }
397 static void zs_zpool_unmap(void *pool, unsigned long handle)
398 {
399         zs_unmap_object(pool, handle);
400 }
401
402 static u64 zs_zpool_total_size(void *pool)
403 {
404         return zs_get_total_pages(pool) << PAGE_SHIFT;
405 }
406
407 static struct zpool_driver zs_zpool_driver = {
408         .type =                   "zsmalloc",
409         .owner =                  THIS_MODULE,
410         .create =                 zs_zpool_create,
411         .destroy =                zs_zpool_destroy,
412         .malloc_support_movable = true,
413         .malloc =                 zs_zpool_malloc,
414         .free =                   zs_zpool_free,
415         .map =                    zs_zpool_map,
416         .unmap =                  zs_zpool_unmap,
417         .total_size =             zs_zpool_total_size,
418 };
419
420 MODULE_ALIAS("zpool-zsmalloc");
421 #endif /* CONFIG_ZPOOL */
422
423 /* per-cpu VM mapping areas for zspage accesses that cross page boundaries */
424 static DEFINE_PER_CPU(struct mapping_area, zs_map_area) = {
425         .lock   = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
426 };
427
428 static __maybe_unused int is_first_page(struct page *page)
429 {
430         return PagePrivate(page);
431 }
432
433 /* Protected by pool->lock */
434 static inline int get_zspage_inuse(struct zspage *zspage)
435 {
436         return zspage->inuse;
437 }
438
439
440 static inline void mod_zspage_inuse(struct zspage *zspage, int val)
441 {
442         zspage->inuse += val;
443 }
444
445 static inline struct page *get_first_page(struct zspage *zspage)
446 {
447         struct page *first_page = zspage->first_page;
448
449         VM_BUG_ON_PAGE(!is_first_page(first_page), first_page);
450         return first_page;
451 }
452
453 static inline unsigned int get_first_obj_offset(struct page *page)
454 {
455         return page->page_type;
456 }
457
458 static inline void set_first_obj_offset(struct page *page, unsigned int offset)
459 {
460         page->page_type = offset;
461 }
462
463 static inline unsigned int get_freeobj(struct zspage *zspage)
464 {
465         return zspage->freeobj;
466 }
467
468 static inline void set_freeobj(struct zspage *zspage, unsigned int obj)
469 {
470         zspage->freeobj = obj;
471 }
472
473 static struct size_class *zspage_class(struct zs_pool *pool,
474                                        struct zspage *zspage)
475 {
476         return pool->size_class[zspage->class];
477 }
478
479 /*
480  * zsmalloc divides the pool into various size classes where each
481  * class maintains a list of zspages where each zspage is divided
482  * into equal sized chunks. Each allocation falls into one of these
483  * classes depending on its size. This function returns index of the
484  * size class which has chunk size big enough to hold the given size.
485  */
486 static int get_size_class_index(int size)
487 {
488         int idx = 0;
489
490         if (likely(size > ZS_MIN_ALLOC_SIZE))
491                 idx = DIV_ROUND_UP(size - ZS_MIN_ALLOC_SIZE,
492                                 ZS_SIZE_CLASS_DELTA);
493
494         return min_t(int, ZS_SIZE_CLASSES - 1, idx);
495 }
496
497 static inline void class_stat_inc(struct size_class *class,
498                                 int type, unsigned long cnt)
499 {
500         class->stats.objs[type] += cnt;
501 }
502
503 static inline void class_stat_dec(struct size_class *class,
504                                 int type, unsigned long cnt)
505 {
506         class->stats.objs[type] -= cnt;
507 }
508
509 static inline unsigned long zs_stat_get(struct size_class *class, int type)
510 {
511         return class->stats.objs[type];
512 }
513
514 #ifdef CONFIG_ZSMALLOC_STAT
515
516 static void __init zs_stat_init(void)
517 {
518         if (!debugfs_initialized()) {
519                 pr_warn("debugfs not available, stat dir not created\n");
520                 return;
521         }
522
523         zs_stat_root = debugfs_create_dir("zsmalloc", NULL);
524 }
525
526 static void __exit zs_stat_exit(void)
527 {
528         debugfs_remove_recursive(zs_stat_root);
529 }
530
531 static unsigned long zs_can_compact(struct size_class *class);
532
533 static int zs_stats_size_show(struct seq_file *s, void *v)
534 {
535         int i, fg;
536         struct zs_pool *pool = s->private;
537         struct size_class *class;
538         int objs_per_zspage;
539         unsigned long obj_allocated, obj_used, pages_used, freeable;
540         unsigned long total_objs = 0, total_used_objs = 0, total_pages = 0;
541         unsigned long total_freeable = 0;
542         unsigned long inuse_totals[NR_FULLNESS_GROUPS] = {0, };
543
544         seq_printf(s, " %5s %5s %9s %9s %9s %9s %9s %9s %9s %9s %9s %9s %9s %13s %10s %10s %16s %8s\n",
545                         "class", "size", "10%", "20%", "30%", "40%",
546                         "50%", "60%", "70%", "80%", "90%", "99%", "100%",
547                         "obj_allocated", "obj_used", "pages_used",
548                         "pages_per_zspage", "freeable");
549
550         for (i = 0; i < ZS_SIZE_CLASSES; i++) {
551
552                 class = pool->size_class[i];
553
554                 if (class->index != i)
555                         continue;
556
557                 spin_lock(&pool->lock);
558
559                 seq_printf(s, " %5u %5u ", i, class->size);
560                 for (fg = ZS_INUSE_RATIO_10; fg < NR_FULLNESS_GROUPS; fg++) {
561                         inuse_totals[fg] += zs_stat_get(class, fg);
562                         seq_printf(s, "%9lu ", zs_stat_get(class, fg));
563                 }
564
565                 obj_allocated = zs_stat_get(class, ZS_OBJS_ALLOCATED);
566                 obj_used = zs_stat_get(class, ZS_OBJS_INUSE);
567                 freeable = zs_can_compact(class);
568                 spin_unlock(&pool->lock);
569
570                 objs_per_zspage = class->objs_per_zspage;
571                 pages_used = obj_allocated / objs_per_zspage *
572                                 class->pages_per_zspage;
573
574                 seq_printf(s, "%13lu %10lu %10lu %16d %8lu\n",
575                            obj_allocated, obj_used, pages_used,
576                            class->pages_per_zspage, freeable);
577
578                 total_objs += obj_allocated;
579                 total_used_objs += obj_used;
580                 total_pages += pages_used;
581                 total_freeable += freeable;
582         }
583
584         seq_puts(s, "\n");
585         seq_printf(s, " %5s %5s ", "Total", "");
586
587         for (fg = ZS_INUSE_RATIO_10; fg < NR_FULLNESS_GROUPS; fg++)
588                 seq_printf(s, "%9lu ", inuse_totals[fg]);
589
590         seq_printf(s, "%13lu %10lu %10lu %16s %8lu\n",
591                    total_objs, total_used_objs, total_pages, "",
592                    total_freeable);
593
594         return 0;
595 }
596 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(zs_stats_size);
597
598 static void zs_pool_stat_create(struct zs_pool *pool, const char *name)
599 {
600         if (!zs_stat_root) {
601                 pr_warn("no root stat dir, not creating <%s> stat dir\n", name);
602                 return;
603         }
604
605         pool->stat_dentry = debugfs_create_dir(name, zs_stat_root);
606
607         debugfs_create_file("classes", S_IFREG | 0444, pool->stat_dentry, pool,
608                             &zs_stats_size_fops);
609 }
610
611 static void zs_pool_stat_destroy(struct zs_pool *pool)
612 {
613         debugfs_remove_recursive(pool->stat_dentry);
614 }
615
616 #else /* CONFIG_ZSMALLOC_STAT */
617 static void __init zs_stat_init(void)
618 {
619 }
620
621 static void __exit zs_stat_exit(void)
622 {
623 }
624
625 static inline void zs_pool_stat_create(struct zs_pool *pool, const char *name)
626 {
627 }
628
629 static inline void zs_pool_stat_destroy(struct zs_pool *pool)
630 {
631 }
632 #endif
633
634
635 /*
636  * For each size class, zspages are divided into different groups
637  * depending on their usage ratio. This function returns fullness
638  * status of the given page.
639  */
640 static int get_fullness_group(struct size_class *class, struct zspage *zspage)
641 {
642         int inuse, objs_per_zspage, ratio;
643
644         inuse = get_zspage_inuse(zspage);
645         objs_per_zspage = class->objs_per_zspage;
646
647         if (inuse == 0)
648                 return ZS_INUSE_RATIO_0;
649         if (inuse == objs_per_zspage)
650                 return ZS_INUSE_RATIO_100;
651
652         ratio = 100 * inuse / objs_per_zspage;
653         /*
654          * Take integer division into consideration: a page with one inuse
655          * object out of 127 possible, will end up having 0 usage ratio,
656          * which is wrong as it belongs in ZS_INUSE_RATIO_10 fullness group.
657          */
658         return ratio / 10 + 1;
659 }
660
661 /*
662  * Each size class maintains various freelists and zspages are assigned
663  * to one of these freelists based on the number of live objects they
664  * have. This functions inserts the given zspage into the freelist
665  * identified by <class, fullness_group>.
666  */
667 static void insert_zspage(struct size_class *class,
668                                 struct zspage *zspage,
669                                 int fullness)
670 {
671         class_stat_inc(class, fullness, 1);
672         list_add(&zspage->list, &class->fullness_list[fullness]);
673         zspage->fullness = fullness;
674 }
675
676 /*
677  * This function removes the given zspage from the freelist identified
678  * by <class, fullness_group>.
679  */
680 static void remove_zspage(struct size_class *class, struct zspage *zspage)
681 {
682         int fullness = zspage->fullness;
683
684         VM_BUG_ON(list_empty(&class->fullness_list[fullness]));
685
686         list_del_init(&zspage->list);
687         class_stat_dec(class, fullness, 1);
688 }
689
690 /*
691  * Each size class maintains zspages in different fullness groups depending
692  * on the number of live objects they contain. When allocating or freeing
693  * objects, the fullness status of the page can change, for instance, from
694  * INUSE_RATIO_80 to INUSE_RATIO_70 when freeing an object. This function
695  * checks if such a status change has occurred for the given page and
696  * accordingly moves the page from the list of the old fullness group to that
697  * of the new fullness group.
698  */
699 static int fix_fullness_group(struct size_class *class, struct zspage *zspage)
700 {
701         int newfg;
702
703         newfg = get_fullness_group(class, zspage);
704         if (newfg == zspage->fullness)
705                 goto out;
706
707         remove_zspage(class, zspage);
708         insert_zspage(class, zspage, newfg);
709 out:
710         return newfg;
711 }
712
713 static struct zspage *get_zspage(struct page *page)
714 {
715         struct zspage *zspage = (struct zspage *)page_private(page);
716
717         BUG_ON(zspage->magic != ZSPAGE_MAGIC);
718         return zspage;
719 }
720
721 static struct page *get_next_page(struct page *page)
722 {
723         struct zspage *zspage = get_zspage(page);
724
725         if (unlikely(ZsHugePage(zspage)))
726                 return NULL;
727
728         return (struct page *)page->index;
729 }
730
731 /**
732  * obj_to_location - get (<page>, <obj_idx>) from encoded object value
733  * @obj: the encoded object value
734  * @page: page object resides in zspage
735  * @obj_idx: object index
736  */
737 static void obj_to_location(unsigned long obj, struct page **page,
738                                 unsigned int *obj_idx)
739 {
740         *page = pfn_to_page(obj >> OBJ_INDEX_BITS);
741         *obj_idx = (obj & OBJ_INDEX_MASK);
742 }
743
744 static void obj_to_page(unsigned long obj, struct page **page)
745 {
746         *page = pfn_to_page(obj >> OBJ_INDEX_BITS);
747 }
748
749 /**
750  * location_to_obj - get obj value encoded from (<page>, <obj_idx>)
751  * @page: page object resides in zspage
752  * @obj_idx: object index
753  */
754 static unsigned long location_to_obj(struct page *page, unsigned int obj_idx)
755 {
756         unsigned long obj;
757
758         obj = page_to_pfn(page) << OBJ_INDEX_BITS;
759         obj |= obj_idx & OBJ_INDEX_MASK;
760
761         return obj;
762 }
763
764 static unsigned long handle_to_obj(unsigned long handle)
765 {
766         return *(unsigned long *)handle;
767 }
768
769 static inline bool obj_allocated(struct page *page, void *obj,
770                                  unsigned long *phandle)
771 {
772         unsigned long handle;
773         struct zspage *zspage = get_zspage(page);
774
775         if (unlikely(ZsHugePage(zspage))) {
776                 VM_BUG_ON_PAGE(!is_first_page(page), page);
777                 handle = page->index;
778         } else
779                 handle = *(unsigned long *)obj;
780
781         if (!(handle & OBJ_ALLOCATED_TAG))
782                 return false;
783
784         /* Clear all tags before returning the handle */
785         *phandle = handle & ~OBJ_TAG_MASK;
786         return true;
787 }
788
789 static void reset_page(struct page *page)
790 {
791         __ClearPageMovable(page);
792         ClearPagePrivate(page);
793         set_page_private(page, 0);
794         page_mapcount_reset(page);
795         page->index = 0;
796 }
797
798 static int trylock_zspage(struct zspage *zspage)
799 {
800         struct page *cursor, *fail;
801
802         for (cursor = get_first_page(zspage); cursor != NULL; cursor =
803                                         get_next_page(cursor)) {
804                 if (!trylock_page(cursor)) {
805                         fail = cursor;
806                         goto unlock;
807                 }
808         }
809
810         return 1;
811 unlock:
812         for (cursor = get_first_page(zspage); cursor != fail; cursor =
813                                         get_next_page(cursor))
814                 unlock_page(cursor);
815
816         return 0;
817 }
818
819 static void __free_zspage(struct zs_pool *pool, struct size_class *class,
820                                 struct zspage *zspage)
821 {
822         struct page *page, *next;
823
824         assert_spin_locked(&pool->lock);
825
826         VM_BUG_ON(get_zspage_inuse(zspage));
827         VM_BUG_ON(zspage->fullness != ZS_INUSE_RATIO_0);
828
829         next = page = get_first_page(zspage);
830         do {
831                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
832                 next = get_next_page(page);
833                 reset_page(page);
834                 unlock_page(page);
835                 dec_zone_page_state(page, NR_ZSPAGES);
836                 put_page(page);
837                 page = next;
838         } while (page != NULL);
839
840         cache_free_zspage(pool, zspage);
841
842         class_stat_dec(class, ZS_OBJS_ALLOCATED, class->objs_per_zspage);
843         atomic_long_sub(class->pages_per_zspage, &pool->pages_allocated);
844 }
845
846 static void free_zspage(struct zs_pool *pool, struct size_class *class,
847                                 struct zspage *zspage)
848 {
849         VM_BUG_ON(get_zspage_inuse(zspage));
850         VM_BUG_ON(list_empty(&zspage->list));
851
852         /*
853          * Since zs_free couldn't be sleepable, this function cannot call
854          * lock_page. The page locks trylock_zspage got will be released
855          * by __free_zspage.
856          */
857         if (!trylock_zspage(zspage)) {
858                 kick_deferred_free(pool);
859                 return;
860         }
861
862         remove_zspage(class, zspage);
863         __free_zspage(pool, class, zspage);
864 }
865
866 /* Initialize a newly allocated zspage */
867 static void init_zspage(struct size_class *class, struct zspage *zspage)
868 {
869         unsigned int freeobj = 1;
870         unsigned long off = 0;
871         struct page *page = get_first_page(zspage);
872
873         while (page) {
874                 struct page *next_page;
875                 struct link_free *link;
876                 void *vaddr;
877
878                 set_first_obj_offset(page, off);
879
880                 vaddr = kmap_atomic(page);
881                 link = (struct link_free *)vaddr + off / sizeof(*link);
882
883                 while ((off += class->size) < PAGE_SIZE) {
884                         link->next = freeobj++ << OBJ_TAG_BITS;
885                         link += class->size / sizeof(*link);
886                 }
887
888                 /*
889                  * We now come to the last (full or partial) object on this
890                  * page, which must point to the first object on the next
891                  * page (if present)
892                  */
893                 next_page = get_next_page(page);
894                 if (next_page) {
895                         link->next = freeobj++ << OBJ_TAG_BITS;
896                 } else {
897                         /*
898                          * Reset OBJ_TAG_BITS bit to last link to tell
899                          * whether it's allocated object or not.
900                          */
901                         link->next = -1UL << OBJ_TAG_BITS;
902                 }
903                 kunmap_atomic(vaddr);
904                 page = next_page;
905                 off %= PAGE_SIZE;
906         }
907
908         set_freeobj(zspage, 0);
909 }
910
911 static void create_page_chain(struct size_class *class, struct zspage *zspage,
912                                 struct page *pages[])
913 {
914         int i;
915         struct page *page;
916         struct page *prev_page = NULL;
917         int nr_pages = class->pages_per_zspage;
918
919         /*
920          * Allocate individual pages and link them together as:
921          * 1. all pages are linked together using page->index
922          * 2. each sub-page point to zspage using page->private
923          *
924          * we set PG_private to identify the first page (i.e. no other sub-page
925          * has this flag set).
926          */
927         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
928                 page = pages[i];
929                 set_page_private(page, (unsigned long)zspage);
930                 page->index = 0;
931                 if (i == 0) {
932                         zspage->first_page = page;
933                         SetPagePrivate(page);
934                         if (unlikely(class->objs_per_zspage == 1 &&
935                                         class->pages_per_zspage == 1))
936                                 SetZsHugePage(zspage);
937                 } else {
938                         prev_page->index = (unsigned long)page;
939                 }
940                 prev_page = page;
941         }
942 }
943
944 /*
945  * Allocate a zspage for the given size class
946  */
947 static struct zspage *alloc_zspage(struct zs_pool *pool,
948                                         struct size_class *class,
949                                         gfp_t gfp)
950 {
951         int i;
952         struct page *pages[ZS_MAX_PAGES_PER_ZSPAGE];
953         struct zspage *zspage = cache_alloc_zspage(pool, gfp);
954
955         if (!zspage)
956                 return NULL;
957
958         zspage->magic = ZSPAGE_MAGIC;
959         migrate_lock_init(zspage);
960
961         for (i = 0; i < class->pages_per_zspage; i++) {
962                 struct page *page;
963
964                 page = alloc_page(gfp);
965                 if (!page) {
966                         while (--i >= 0) {
967                                 dec_zone_page_state(pages[i], NR_ZSPAGES);
968                                 __free_page(pages[i]);
969                         }
970                         cache_free_zspage(pool, zspage);
971                         return NULL;
972                 }
973
974                 inc_zone_page_state(page, NR_ZSPAGES);
975                 pages[i] = page;
976         }
977
978         create_page_chain(class, zspage, pages);
979         init_zspage(class, zspage);
980         zspage->pool = pool;
981         zspage->class = class->index;
982
983         return zspage;
984 }
985
986 static struct zspage *find_get_zspage(struct size_class *class)
987 {
988         int i;
989         struct zspage *zspage;
990
991         for (i = ZS_INUSE_RATIO_99; i >= ZS_INUSE_RATIO_0; i--) {
992                 zspage = list_first_entry_or_null(&class->fullness_list[i],
993                                                   struct zspage, list);
994                 if (zspage)
995                         break;
996         }
997
998         return zspage;
999 }
1000
1001 static inline int __zs_cpu_up(struct mapping_area *area)
1002 {
1003         /*
1004          * Make sure we don't leak memory if a cpu UP notification
1005          * and zs_init() race and both call zs_cpu_up() on the same cpu
1006          */
1007         if (area->vm_buf)
1008                 return 0;
1009         area->vm_buf = kmalloc(ZS_MAX_ALLOC_SIZE, GFP_KERNEL);
1010         if (!area->vm_buf)
1011                 return -ENOMEM;
1012         return 0;
1013 }
1014
1015 static inline void __zs_cpu_down(struct mapping_area *area)
1016 {
1017         kfree(area->vm_buf);
1018         area->vm_buf = NULL;
1019 }
1020
1021 static void *__zs_map_object(struct mapping_area *area,
1022                         struct page *pages[2], int off, int size)
1023 {
1024         int sizes[2];
1025         void *addr;
1026         char *buf = area->vm_buf;
1027
1028         /* disable page faults to match kmap_atomic() return conditions */
1029         pagefault_disable();
1030
1031         /* no read fastpath */
1032         if (area->vm_mm == ZS_MM_WO)
1033                 goto out;
1034
1035         sizes[0] = PAGE_SIZE - off;
1036         sizes[1] = size - sizes[0];
1037
1038         /* copy object to per-cpu buffer */
1039         addr = kmap_atomic(pages[0]);
1040         memcpy(buf, addr + off, sizes[0]);
1041         kunmap_atomic(addr);
1042         addr = kmap_atomic(pages[1]);
1043         memcpy(buf + sizes[0], addr, sizes[1]);
1044         kunmap_atomic(addr);
1045 out:
1046         return area->vm_buf;
1047 }
1048
1049 static void __zs_unmap_object(struct mapping_area *area,
1050                         struct page *pages[2], int off, int size)
1051 {
1052         int sizes[2];
1053         void *addr;
1054         char *buf;
1055
1056         /* no write fastpath */
1057         if (area->vm_mm == ZS_MM_RO)
1058                 goto out;
1059
1060         buf = area->vm_buf;
1061         buf = buf + ZS_HANDLE_SIZE;
1062         size -= ZS_HANDLE_SIZE;
1063         off += ZS_HANDLE_SIZE;
1064
1065         sizes[0] = PAGE_SIZE - off;
1066         sizes[1] = size - sizes[0];
1067
1068         /* copy per-cpu buffer to object */
1069         addr = kmap_atomic(pages[0]);
1070         memcpy(addr + off, buf, sizes[0]);
1071         kunmap_atomic(addr);
1072         addr = kmap_atomic(pages[1]);
1073         memcpy(addr, buf + sizes[0], sizes[1]);
1074         kunmap_atomic(addr);
1075
1076 out:
1077         /* enable page faults to match kunmap_atomic() return conditions */
1078         pagefault_enable();
1079 }
1080
1081 static int zs_cpu_prepare(unsigned int cpu)
1082 {
1083         struct mapping_area *area;
1084
1085         area = &per_cpu(zs_map_area, cpu);
1086         return __zs_cpu_up(area);
1087 }
1088
1089 static int zs_cpu_dead(unsigned int cpu)
1090 {
1091         struct mapping_area *area;
1092
1093         area = &per_cpu(zs_map_area, cpu);
1094         __zs_cpu_down(area);
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 static bool can_merge(struct size_class *prev, int pages_per_zspage,
1099                                         int objs_per_zspage)
1100 {
1101         if (prev->pages_per_zspage == pages_per_zspage &&
1102                 prev->objs_per_zspage == objs_per_zspage)
1103                 return true;
1104
1105         return false;
1106 }
1107
1108 static bool zspage_full(struct size_class *class, struct zspage *zspage)
1109 {
1110         return get_zspage_inuse(zspage) == class->objs_per_zspage;
1111 }
1112
1113 static bool zspage_empty(struct zspage *zspage)
1114 {
1115         return get_zspage_inuse(zspage) == 0;
1116 }
1117
1118 /**
1119  * zs_lookup_class_index() - Returns index of the zsmalloc &size_class
1120  * that hold objects of the provided size.
1121  * @pool: zsmalloc pool to use
1122  * @size: object size
1123  *
1124  * Context: Any context.
1125  *
1126  * Return: the index of the zsmalloc &size_class that hold objects of the
1127  * provided size.
1128  */
1129 unsigned int zs_lookup_class_index(struct zs_pool *pool, unsigned int size)
1130 {
1131         struct size_class *class;
1132
1133         class = pool->size_class[get_size_class_index(size)];
1134
1135         return class->index;
1136 }
1137 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_lookup_class_index);
1138
1139 unsigned long zs_get_total_pages(struct zs_pool *pool)
1140 {
1141         return atomic_long_read(&pool->pages_allocated);
1142 }
1143 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_get_total_pages);
1144
1145 /**
1146  * zs_map_object - get address of allocated object from handle.
1147  * @pool: pool from which the object was allocated
1148  * @handle: handle returned from zs_malloc
1149  * @mm: mapping mode to use
1150  *
1151  * Before using an object allocated from zs_malloc, it must be mapped using
1152  * this function. When done with the object, it must be unmapped using
1153  * zs_unmap_object.
1154  *
1155  * Only one object can be mapped per cpu at a time. There is no protection
1156  * against nested mappings.
1157  *
1158  * This function returns with preemption and page faults disabled.
1159  */
1160 void *zs_map_object(struct zs_pool *pool, unsigned long handle,
1161                         enum zs_mapmode mm)
1162 {
1163         struct zspage *zspage;
1164         struct page *page;
1165         unsigned long obj, off;
1166         unsigned int obj_idx;
1167
1168         struct size_class *class;
1169         struct mapping_area *area;
1170         struct page *pages[2];
1171         void *ret;
1172
1173         /*
1174          * Because we use per-cpu mapping areas shared among the
1175          * pools/users, we can't allow mapping in interrupt context
1176          * because it can corrupt another users mappings.
1177          */
1178         BUG_ON(in_interrupt());
1179
1180         /* It guarantees it can get zspage from handle safely */
1181         spin_lock(&pool->lock);
1182         obj = handle_to_obj(handle);
1183         obj_to_location(obj, &page, &obj_idx);
1184         zspage = get_zspage(page);
1185
1186         /*
1187          * migration cannot move any zpages in this zspage. Here, pool->lock
1188          * is too heavy since callers would take some time until they calls
1189          * zs_unmap_object API so delegate the locking from class to zspage
1190          * which is smaller granularity.
1191          */
1192         migrate_read_lock(zspage);
1193         spin_unlock(&pool->lock);
1194
1195         class = zspage_class(pool, zspage);
1196         off = offset_in_page(class->size * obj_idx);
1197
1198         local_lock(&zs_map_area.lock);
1199         area = this_cpu_ptr(&zs_map_area);
1200         area->vm_mm = mm;
1201         if (off + class->size <= PAGE_SIZE) {
1202                 /* this object is contained entirely within a page */
1203                 area->vm_addr = kmap_atomic(page);
1204                 ret = area->vm_addr + off;
1205                 goto out;
1206         }
1207
1208         /* this object spans two pages */
1209         pages[0] = page;
1210         pages[1] = get_next_page(page);
1211         BUG_ON(!pages[1]);
1212
1213         ret = __zs_map_object(area, pages, off, class->size);
1214 out:
1215         if (likely(!ZsHugePage(zspage)))
1216                 ret += ZS_HANDLE_SIZE;
1217
1218         return ret;
1219 }
1220 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_map_object);
1221
1222 void zs_unmap_object(struct zs_pool *pool, unsigned long handle)
1223 {
1224         struct zspage *zspage;
1225         struct page *page;
1226         unsigned long obj, off;
1227         unsigned int obj_idx;
1228
1229         struct size_class *class;
1230         struct mapping_area *area;
1231
1232         obj = handle_to_obj(handle);
1233         obj_to_location(obj, &page, &obj_idx);
1234         zspage = get_zspage(page);
1235         class = zspage_class(pool, zspage);
1236         off = offset_in_page(class->size * obj_idx);
1237
1238         area = this_cpu_ptr(&zs_map_area);
1239         if (off + class->size <= PAGE_SIZE)
1240                 kunmap_atomic(area->vm_addr);
1241         else {
1242                 struct page *pages[2];
1243
1244                 pages[0] = page;
1245                 pages[1] = get_next_page(page);
1246                 BUG_ON(!pages[1]);
1247
1248                 __zs_unmap_object(area, pages, off, class->size);
1249         }
1250         local_unlock(&zs_map_area.lock);
1251
1252         migrate_read_unlock(zspage);
1253 }
1254 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_unmap_object);
1255
1256 /**
1257  * zs_huge_class_size() - Returns the size (in bytes) of the first huge
1258  *                        zsmalloc &size_class.
1259  * @pool: zsmalloc pool to use
1260  *
1261  * The function returns the size of the first huge class - any object of equal
1262  * or bigger size will be stored in zspage consisting of a single physical
1263  * page.
1264  *
1265  * Context: Any context.
1266  *
1267  * Return: the size (in bytes) of the first huge zsmalloc &size_class.
1268  */
1269 size_t zs_huge_class_size(struct zs_pool *pool)
1270 {
1271         return huge_class_size;
1272 }
1273 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_huge_class_size);
1274
1275 static unsigned long obj_malloc(struct zs_pool *pool,
1276                                 struct zspage *zspage, unsigned long handle)
1277 {
1278         int i, nr_page, offset;
1279         unsigned long obj;
1280         struct link_free *link;
1281         struct size_class *class;
1282
1283         struct page *m_page;
1284         unsigned long m_offset;
1285         void *vaddr;
1286
1287         class = pool->size_class[zspage->class];
1288         handle |= OBJ_ALLOCATED_TAG;
1289         obj = get_freeobj(zspage);
1290
1291         offset = obj * class->size;
1292         nr_page = offset >> PAGE_SHIFT;
1293         m_offset = offset_in_page(offset);
1294         m_page = get_first_page(zspage);
1295
1296         for (i = 0; i < nr_page; i++)
1297                 m_page = get_next_page(m_page);
1298
1299         vaddr = kmap_atomic(m_page);
1300         link = (struct link_free *)vaddr + m_offset / sizeof(*link);
1301         set_freeobj(zspage, link->next >> OBJ_TAG_BITS);
1302         if (likely(!ZsHugePage(zspage)))
1303                 /* record handle in the header of allocated chunk */
1304                 link->handle = handle;
1305         else
1306                 /* record handle to page->index */
1307                 zspage->first_page->index = handle;
1308
1309         kunmap_atomic(vaddr);
1310         mod_zspage_inuse(zspage, 1);
1311
1312         obj = location_to_obj(m_page, obj);
1313
1314         return obj;
1315 }
1316
1317
1318 /**
1319  * zs_malloc - Allocate block of given size from pool.
1320  * @pool: pool to allocate from
1321  * @size: size of block to allocate
1322  * @gfp: gfp flags when allocating object
1323  *
1324  * On success, handle to the allocated object is returned,
1325  * otherwise an ERR_PTR().
1326  * Allocation requests with size > ZS_MAX_ALLOC_SIZE will fail.
1327  */
1328 unsigned long zs_malloc(struct zs_pool *pool, size_t size, gfp_t gfp)
1329 {
1330         unsigned long handle, obj;
1331         struct size_class *class;
1332         int newfg;
1333         struct zspage *zspage;
1334
1335         if (unlikely(!size))
1336                 return (unsigned long)ERR_PTR(-EINVAL);
1337
1338         if (unlikely(size > ZS_MAX_ALLOC_SIZE))
1339                 return (unsigned long)ERR_PTR(-ENOSPC);
1340
1341         handle = cache_alloc_handle(pool, gfp);
1342         if (!handle)
1343                 return (unsigned long)ERR_PTR(-ENOMEM);
1344
1345         /* extra space in chunk to keep the handle */
1346         size += ZS_HANDLE_SIZE;
1347         class = pool->size_class[get_size_class_index(size)];
1348
1349         /* pool->lock effectively protects the zpage migration */
1350         spin_lock(&pool->lock);
1351         zspage = find_get_zspage(class);
1352         if (likely(zspage)) {
1353                 obj = obj_malloc(pool, zspage, handle);
1354                 /* Now move the zspage to another fullness group, if required */
1355                 fix_fullness_group(class, zspage);
1356                 record_obj(handle, obj);
1357                 class_stat_inc(class, ZS_OBJS_INUSE, 1);
1358
1359                 goto out;
1360         }
1361
1362         spin_unlock(&pool->lock);
1363
1364         zspage = alloc_zspage(pool, class, gfp);
1365         if (!zspage) {
1366                 cache_free_handle(pool, handle);
1367                 return (unsigned long)ERR_PTR(-ENOMEM);
1368         }
1369
1370         spin_lock(&pool->lock);
1371         obj = obj_malloc(pool, zspage, handle);
1372         newfg = get_fullness_group(class, zspage);
1373         insert_zspage(class, zspage, newfg);
1374         record_obj(handle, obj);
1375         atomic_long_add(class->pages_per_zspage, &pool->pages_allocated);
1376         class_stat_inc(class, ZS_OBJS_ALLOCATED, class->objs_per_zspage);
1377         class_stat_inc(class, ZS_OBJS_INUSE, 1);
1378
1379         /* We completely set up zspage so mark them as movable */
1380         SetZsPageMovable(pool, zspage);
1381 out:
1382         spin_unlock(&pool->lock);
1383
1384         return handle;
1385 }
1386 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_malloc);
1387
1388 static void obj_free(int class_size, unsigned long obj)
1389 {
1390         struct link_free *link;
1391         struct zspage *zspage;
1392         struct page *f_page;
1393         unsigned long f_offset;
1394         unsigned int f_objidx;
1395         void *vaddr;
1396
1397         obj_to_location(obj, &f_page, &f_objidx);
1398         f_offset = offset_in_page(class_size * f_objidx);
1399         zspage = get_zspage(f_page);
1400
1401         vaddr = kmap_atomic(f_page);
1402         link = (struct link_free *)(vaddr + f_offset);
1403
1404         /* Insert this object in containing zspage's freelist */
1405         if (likely(!ZsHugePage(zspage)))
1406                 link->next = get_freeobj(zspage) << OBJ_TAG_BITS;
1407         else
1408                 f_page->index = 0;
1409         set_freeobj(zspage, f_objidx);
1410
1411         kunmap_atomic(vaddr);
1412         mod_zspage_inuse(zspage, -1);
1413 }
1414
1415 void zs_free(struct zs_pool *pool, unsigned long handle)
1416 {
1417         struct zspage *zspage;
1418         struct page *f_page;
1419         unsigned long obj;
1420         struct size_class *class;
1421         int fullness;
1422
1423         if (IS_ERR_OR_NULL((void *)handle))
1424                 return;
1425
1426         /*
1427          * The pool->lock protects the race with zpage's migration
1428          * so it's safe to get the page from handle.
1429          */
1430         spin_lock(&pool->lock);
1431         obj = handle_to_obj(handle);
1432         obj_to_page(obj, &f_page);
1433         zspage = get_zspage(f_page);
1434         class = zspage_class(pool, zspage);
1435
1436         class_stat_dec(class, ZS_OBJS_INUSE, 1);
1437         obj_free(class->size, obj);
1438
1439         fullness = fix_fullness_group(class, zspage);
1440         if (fullness == ZS_INUSE_RATIO_0)
1441                 free_zspage(pool, class, zspage);
1442
1443         spin_unlock(&pool->lock);
1444         cache_free_handle(pool, handle);
1445 }
1446 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_free);
1447
1448 static void zs_object_copy(struct size_class *class, unsigned long dst,
1449                                 unsigned long src)
1450 {
1451         struct page *s_page, *d_page;
1452         unsigned int s_objidx, d_objidx;
1453         unsigned long s_off, d_off;
1454         void *s_addr, *d_addr;
1455         int s_size, d_size, size;
1456         int written = 0;
1457
1458         s_size = d_size = class->size;
1459
1460         obj_to_location(src, &s_page, &s_objidx);
1461         obj_to_location(dst, &d_page, &d_objidx);
1462
1463         s_off = offset_in_page(class->size * s_objidx);
1464         d_off = offset_in_page(class->size * d_objidx);
1465
1466         if (s_off + class->size > PAGE_SIZE)
1467                 s_size = PAGE_SIZE - s_off;
1468
1469         if (d_off + class->size > PAGE_SIZE)
1470                 d_size = PAGE_SIZE - d_off;
1471
1472         s_addr = kmap_atomic(s_page);
1473         d_addr = kmap_atomic(d_page);
1474
1475         while (1) {
1476                 size = min(s_size, d_size);
1477                 memcpy(d_addr + d_off, s_addr + s_off, size);
1478                 written += size;
1479
1480                 if (written == class->size)
1481                         break;
1482
1483                 s_off += size;
1484                 s_size -= size;
1485                 d_off += size;
1486                 d_size -= size;
1487
1488                 /*
1489                  * Calling kunmap_atomic(d_addr) is necessary. kunmap_atomic()
1490                  * calls must occurs in reverse order of calls to kmap_atomic().
1491                  * So, to call kunmap_atomic(s_addr) we should first call
1492                  * kunmap_atomic(d_addr). For more details see
1493                  * Documentation/mm/highmem.rst.
1494                  */
1495                 if (s_off >= PAGE_SIZE) {
1496                         kunmap_atomic(d_addr);
1497                         kunmap_atomic(s_addr);
1498                         s_page = get_next_page(s_page);
1499                         s_addr = kmap_atomic(s_page);
1500                         d_addr = kmap_atomic(d_page);
1501                         s_size = class->size - written;
1502                         s_off = 0;
1503                 }
1504
1505                 if (d_off >= PAGE_SIZE) {
1506                         kunmap_atomic(d_addr);
1507                         d_page = get_next_page(d_page);
1508                         d_addr = kmap_atomic(d_page);
1509                         d_size = class->size - written;
1510                         d_off = 0;
1511                 }
1512         }
1513
1514         kunmap_atomic(d_addr);
1515         kunmap_atomic(s_addr);
1516 }
1517
1518 /*
1519  * Find alloced object in zspage from index object and
1520  * return handle.
1521  */
1522 static unsigned long find_alloced_obj(struct size_class *class,
1523                                       struct page *page, int *obj_idx)
1524 {
1525         unsigned int offset;
1526         int index = *obj_idx;
1527         unsigned long handle = 0;
1528         void *addr = kmap_atomic(page);
1529
1530         offset = get_first_obj_offset(page);
1531         offset += class->size * index;
1532
1533         while (offset < PAGE_SIZE) {
1534                 if (obj_allocated(page, addr + offset, &handle))
1535                         break;
1536
1537                 offset += class->size;
1538                 index++;
1539         }
1540
1541         kunmap_atomic(addr);
1542
1543         *obj_idx = index;
1544
1545         return handle;
1546 }
1547
1548 static void migrate_zspage(struct zs_pool *pool, struct zspage *src_zspage,
1549                            struct zspage *dst_zspage)
1550 {
1551         unsigned long used_obj, free_obj;
1552         unsigned long handle;
1553         int obj_idx = 0;
1554         struct page *s_page = get_first_page(src_zspage);
1555         struct size_class *class = pool->size_class[src_zspage->class];
1556
1557         while (1) {
1558                 handle = find_alloced_obj(class, s_page, &obj_idx);
1559                 if (!handle) {
1560                         s_page = get_next_page(s_page);
1561                         if (!s_page)
1562                                 break;
1563                         obj_idx = 0;
1564                         continue;
1565                 }
1566
1567                 used_obj = handle_to_obj(handle);
1568                 free_obj = obj_malloc(pool, dst_zspage, handle);
1569                 zs_object_copy(class, free_obj, used_obj);
1570                 obj_idx++;
1571                 record_obj(handle, free_obj);
1572                 obj_free(class->size, used_obj);
1573
1574                 /* Stop if there is no more space */
1575                 if (zspage_full(class, dst_zspage))
1576                         break;
1577
1578                 /* Stop if there are no more objects to migrate */
1579                 if (zspage_empty(src_zspage))
1580                         break;
1581         }
1582 }
1583
1584 static struct zspage *isolate_src_zspage(struct size_class *class)
1585 {
1586         struct zspage *zspage;
1587         int fg;
1588
1589         for (fg = ZS_INUSE_RATIO_10; fg <= ZS_INUSE_RATIO_99; fg++) {
1590                 zspage = list_first_entry_or_null(&class->fullness_list[fg],
1591                                                   struct zspage, list);
1592                 if (zspage) {
1593                         remove_zspage(class, zspage);
1594                         return zspage;
1595                 }
1596         }
1597
1598         return zspage;
1599 }
1600
1601 static struct zspage *isolate_dst_zspage(struct size_class *class)
1602 {
1603         struct zspage *zspage;
1604         int fg;
1605
1606         for (fg = ZS_INUSE_RATIO_99; fg >= ZS_INUSE_RATIO_10; fg--) {
1607                 zspage = list_first_entry_or_null(&class->fullness_list[fg],
1608                                                   struct zspage, list);
1609                 if (zspage) {
1610                         remove_zspage(class, zspage);
1611                         return zspage;
1612                 }
1613         }
1614
1615         return zspage;
1616 }
1617
1618 /*
1619  * putback_zspage - add @zspage into right class's fullness list
1620  * @class: destination class
1621  * @zspage: target page
1622  *
1623  * Return @zspage's fullness status
1624  */
1625 static int putback_zspage(struct size_class *class, struct zspage *zspage)
1626 {
1627         int fullness;
1628
1629         fullness = get_fullness_group(class, zspage);
1630         insert_zspage(class, zspage, fullness);
1631
1632         return fullness;
1633 }
1634
1635 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1636 /*
1637  * To prevent zspage destroy during migration, zspage freeing should
1638  * hold locks of all pages in the zspage.
1639  */
1640 static void lock_zspage(struct zspage *zspage)
1641 {
1642         struct page *curr_page, *page;
1643
1644         /*
1645          * Pages we haven't locked yet can be migrated off the list while we're
1646          * trying to lock them, so we need to be careful and only attempt to
1647          * lock each page under migrate_read_lock(). Otherwise, the page we lock
1648          * may no longer belong to the zspage. This means that we may wait for
1649          * the wrong page to unlock, so we must take a reference to the page
1650          * prior to waiting for it to unlock outside migrate_read_lock().
1651          */
1652         while (1) {
1653                 migrate_read_lock(zspage);
1654                 page = get_first_page(zspage);
1655                 if (trylock_page(page))
1656                         break;
1657                 get_page(page);
1658                 migrate_read_unlock(zspage);
1659                 wait_on_page_locked(page);
1660                 put_page(page);
1661         }
1662
1663         curr_page = page;
1664         while ((page = get_next_page(curr_page))) {
1665                 if (trylock_page(page)) {
1666                         curr_page = page;
1667                 } else {
1668                         get_page(page);
1669                         migrate_read_unlock(zspage);
1670                         wait_on_page_locked(page);
1671                         put_page(page);
1672                         migrate_read_lock(zspage);
1673                 }
1674         }
1675         migrate_read_unlock(zspage);
1676 }
1677 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1678
1679 static void migrate_lock_init(struct zspage *zspage)
1680 {
1681         rwlock_init(&zspage->lock);
1682 }
1683
1684 static void migrate_read_lock(struct zspage *zspage) __acquires(&zspage->lock)
1685 {
1686         read_lock(&zspage->lock);
1687 }
1688
1689 static void migrate_read_unlock(struct zspage *zspage) __releases(&zspage->lock)
1690 {
1691         read_unlock(&zspage->lock);
1692 }
1693
1694 static void migrate_write_lock(struct zspage *zspage)
1695 {
1696         write_lock(&zspage->lock);
1697 }
1698
1699 static void migrate_write_unlock(struct zspage *zspage)
1700 {
1701         write_unlock(&zspage->lock);
1702 }
1703
1704 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1705
1706 static const struct movable_operations zsmalloc_mops;
1707
1708 static void replace_sub_page(struct size_class *class, struct zspage *zspage,
1709                                 struct page *newpage, struct page *oldpage)
1710 {
1711         struct page *page;
1712         struct page *pages[ZS_MAX_PAGES_PER_ZSPAGE] = {NULL, };
1713         int idx = 0;
1714
1715         page = get_first_page(zspage);
1716         do {
1717                 if (page == oldpage)
1718                         pages[idx] = newpage;
1719                 else
1720                         pages[idx] = page;
1721                 idx++;
1722         } while ((page = get_next_page(page)) != NULL);
1723
1724         create_page_chain(class, zspage, pages);
1725         set_first_obj_offset(newpage, get_first_obj_offset(oldpage));
1726         if (unlikely(ZsHugePage(zspage)))
1727                 newpage->index = oldpage->index;
1728         __SetPageMovable(newpage, &zsmalloc_mops);
1729 }
1730
1731 static bool zs_page_isolate(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1732 {
1733         /*
1734          * Page is locked so zspage couldn't be destroyed. For detail, look at
1735          * lock_zspage in free_zspage.
1736          */
1737         VM_BUG_ON_PAGE(PageIsolated(page), page);
1738
1739         return true;
1740 }
1741
1742 static int zs_page_migrate(struct page *newpage, struct page *page,
1743                 enum migrate_mode mode)
1744 {
1745         struct zs_pool *pool;
1746         struct size_class *class;
1747         struct zspage *zspage;
1748         struct page *dummy;
1749         void *s_addr, *d_addr, *addr;
1750         unsigned int offset;
1751         unsigned long handle;
1752         unsigned long old_obj, new_obj;
1753         unsigned int obj_idx;
1754
1755         /*
1756          * We cannot support the _NO_COPY case here, because copy needs to
1757          * happen under the zs lock, which does not work with
1758          * MIGRATE_SYNC_NO_COPY workflow.
1759          */
1760         if (mode == MIGRATE_SYNC_NO_COPY)
1761                 return -EINVAL;
1762
1763         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
1764
1765         /* The page is locked, so this pointer must remain valid */
1766         zspage = get_zspage(page);
1767         pool = zspage->pool;
1768
1769         /*
1770          * The pool's lock protects the race between zpage migration
1771          * and zs_free.
1772          */
1773         spin_lock(&pool->lock);
1774         class = zspage_class(pool, zspage);
1775
1776         /* the migrate_write_lock protects zpage access via zs_map_object */
1777         migrate_write_lock(zspage);
1778
1779         offset = get_first_obj_offset(page);
1780         s_addr = kmap_atomic(page);
1781
1782         /*
1783          * Here, any user cannot access all objects in the zspage so let's move.
1784          */
1785         d_addr = kmap_atomic(newpage);
1786         copy_page(d_addr, s_addr);
1787         kunmap_atomic(d_addr);
1788
1789         for (addr = s_addr + offset; addr < s_addr + PAGE_SIZE;
1790                                         addr += class->size) {
1791                 if (obj_allocated(page, addr, &handle)) {
1792
1793                         old_obj = handle_to_obj(handle);
1794                         obj_to_location(old_obj, &dummy, &obj_idx);
1795                         new_obj = (unsigned long)location_to_obj(newpage,
1796                                                                 obj_idx);
1797                         record_obj(handle, new_obj);
1798                 }
1799         }
1800         kunmap_atomic(s_addr);
1801
1802         replace_sub_page(class, zspage, newpage, page);
1803         /*
1804          * Since we complete the data copy and set up new zspage structure,
1805          * it's okay to release the pool's lock.
1806          */
1807         spin_unlock(&pool->lock);
1808         migrate_write_unlock(zspage);
1809
1810         get_page(newpage);
1811         if (page_zone(newpage) != page_zone(page)) {
1812                 dec_zone_page_state(page, NR_ZSPAGES);
1813                 inc_zone_page_state(newpage, NR_ZSPAGES);
1814         }
1815
1816         reset_page(page);
1817         put_page(page);
1818
1819         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
1820 }
1821
1822 static void zs_page_putback(struct page *page)
1823 {
1824         VM_BUG_ON_PAGE(!PageIsolated(page), page);
1825 }
1826
1827 static const struct movable_operations zsmalloc_mops = {
1828         .isolate_page = zs_page_isolate,
1829         .migrate_page = zs_page_migrate,
1830         .putback_page = zs_page_putback,
1831 };
1832
1833 /*
1834  * Caller should hold page_lock of all pages in the zspage
1835  * In here, we cannot use zspage meta data.
1836  */
1837 static void async_free_zspage(struct work_struct *work)
1838 {
1839         int i;
1840         struct size_class *class;
1841         struct zspage *zspage, *tmp;
1842         LIST_HEAD(free_pages);
1843         struct zs_pool *pool = container_of(work, struct zs_pool,
1844                                         free_work);
1845
1846         for (i = 0; i < ZS_SIZE_CLASSES; i++) {
1847                 class = pool->size_class[i];
1848                 if (class->index != i)
1849                         continue;
1850
1851                 spin_lock(&pool->lock);
1852                 list_splice_init(&class->fullness_list[ZS_INUSE_RATIO_0],
1853                                  &free_pages);
1854                 spin_unlock(&pool->lock);
1855         }
1856
1857         list_for_each_entry_safe(zspage, tmp, &free_pages, list) {
1858                 list_del(&zspage->list);
1859                 lock_zspage(zspage);
1860
1861                 spin_lock(&pool->lock);
1862                 class = zspage_class(pool, zspage);
1863                 __free_zspage(pool, class, zspage);
1864                 spin_unlock(&pool->lock);
1865         }
1866 };
1867
1868 static void kick_deferred_free(struct zs_pool *pool)
1869 {
1870         schedule_work(&pool->free_work);
1871 }
1872
1873 static void zs_flush_migration(struct zs_pool *pool)
1874 {
1875         flush_work(&pool->free_work);
1876 }
1877
1878 static void init_deferred_free(struct zs_pool *pool)
1879 {
1880         INIT_WORK(&pool->free_work, async_free_zspage);
1881 }
1882
1883 static void SetZsPageMovable(struct zs_pool *pool, struct zspage *zspage)
1884 {
1885         struct page *page = get_first_page(zspage);
1886
1887         do {
1888                 WARN_ON(!trylock_page(page));
1889                 __SetPageMovable(page, &zsmalloc_mops);
1890                 unlock_page(page);
1891         } while ((page = get_next_page(page)) != NULL);
1892 }
1893 #else
1894 static inline void zs_flush_migration(struct zs_pool *pool) { }
1895 #endif
1896
1897 /*
1898  *
1899  * Based on the number of unused allocated objects calculate
1900  * and return the number of pages that we can free.
1901  */
1902 static unsigned long zs_can_compact(struct size_class *class)
1903 {
1904         unsigned long obj_wasted;
1905         unsigned long obj_allocated = zs_stat_get(class, ZS_OBJS_ALLOCATED);
1906         unsigned long obj_used = zs_stat_get(class, ZS_OBJS_INUSE);
1907
1908         if (obj_allocated <= obj_used)
1909                 return 0;
1910
1911         obj_wasted = obj_allocated - obj_used;
1912         obj_wasted /= class->objs_per_zspage;
1913
1914         return obj_wasted * class->pages_per_zspage;
1915 }
1916
1917 static unsigned long __zs_compact(struct zs_pool *pool,
1918                                   struct size_class *class)
1919 {
1920         struct zspage *src_zspage = NULL;
1921         struct zspage *dst_zspage = NULL;
1922         unsigned long pages_freed = 0;
1923
1924         /*
1925          * protect the race between zpage migration and zs_free
1926          * as well as zpage allocation/free
1927          */
1928         spin_lock(&pool->lock);
1929         while (zs_can_compact(class)) {
1930                 int fg;
1931
1932                 if (!dst_zspage) {
1933                         dst_zspage = isolate_dst_zspage(class);
1934                         if (!dst_zspage)
1935                                 break;
1936                 }
1937
1938                 src_zspage = isolate_src_zspage(class);
1939                 if (!src_zspage)
1940                         break;
1941
1942                 migrate_write_lock(src_zspage);
1943                 migrate_zspage(pool, src_zspage, dst_zspage);
1944                 migrate_write_unlock(src_zspage);
1945
1946                 fg = putback_zspage(class, src_zspage);
1947                 if (fg == ZS_INUSE_RATIO_0) {
1948                         free_zspage(pool, class, src_zspage);
1949                         pages_freed += class->pages_per_zspage;
1950                 }
1951                 src_zspage = NULL;
1952
1953                 if (get_fullness_group(class, dst_zspage) == ZS_INUSE_RATIO_100
1954                     || spin_is_contended(&pool->lock)) {
1955                         putback_zspage(class, dst_zspage);
1956                         dst_zspage = NULL;
1957
1958                         spin_unlock(&pool->lock);
1959                         cond_resched();
1960                         spin_lock(&pool->lock);
1961                 }
1962         }
1963
1964         if (src_zspage)
1965                 putback_zspage(class, src_zspage);
1966
1967         if (dst_zspage)
1968                 putback_zspage(class, dst_zspage);
1969
1970         spin_unlock(&pool->lock);
1971
1972         return pages_freed;
1973 }
1974
1975 unsigned long zs_compact(struct zs_pool *pool)
1976 {
1977         int i;
1978         struct size_class *class;
1979         unsigned long pages_freed = 0;
1980
1981         /*
1982          * Pool compaction is performed under pool->lock so it is basically
1983          * single-threaded. Having more than one thread in __zs_compact()
1984          * will increase pool->lock contention, which will impact other
1985          * zsmalloc operations that need pool->lock.
1986          */
1987         if (atomic_xchg(&pool->compaction_in_progress, 1))
1988                 return 0;
1989
1990         for (i = ZS_SIZE_CLASSES - 1; i >= 0; i--) {
1991                 class = pool->size_class[i];
1992                 if (class->index != i)
1993                         continue;
1994                 pages_freed += __zs_compact(pool, class);
1995         }
1996         atomic_long_add(pages_freed, &pool->stats.pages_compacted);
1997         atomic_set(&pool->compaction_in_progress, 0);
1998
1999         return pages_freed;
2000 }
2001 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_compact);
2002
2003 void zs_pool_stats(struct zs_pool *pool, struct zs_pool_stats *stats)
2004 {
2005         memcpy(stats, &pool->stats, sizeof(struct zs_pool_stats));
2006 }
2007 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_pool_stats);
2008
2009 static unsigned long zs_shrinker_scan(struct shrinker *shrinker,
2010                 struct shrink_control *sc)
2011 {
2012         unsigned long pages_freed;
2013         struct zs_pool *pool = shrinker->private_data;
2014
2015         /*
2016          * Compact classes and calculate compaction delta.
2017          * Can run concurrently with a manually triggered
2018          * (by user) compaction.
2019          */
2020         pages_freed = zs_compact(pool);
2021
2022         return pages_freed ? pages_freed : SHRINK_STOP;
2023 }
2024
2025 static unsigned long zs_shrinker_count(struct shrinker *shrinker,
2026                 struct shrink_control *sc)
2027 {
2028         int i;
2029         struct size_class *class;
2030         unsigned long pages_to_free = 0;
2031         struct zs_pool *pool = shrinker->private_data;
2032
2033         for (i = ZS_SIZE_CLASSES - 1; i >= 0; i--) {
2034                 class = pool->size_class[i];
2035                 if (class->index != i)
2036                         continue;
2037
2038                 pages_to_free += zs_can_compact(class);
2039         }
2040
2041         return pages_to_free;
2042 }
2043
2044 static void zs_unregister_shrinker(struct zs_pool *pool)
2045 {
2046         shrinker_free(pool->shrinker);
2047 }
2048
2049 static int zs_register_shrinker(struct zs_pool *pool)
2050 {
2051         pool->shrinker = shrinker_alloc(0, "mm-zspool:%s", pool->name);
2052         if (!pool->shrinker)
2053                 return -ENOMEM;
2054
2055         pool->shrinker->scan_objects = zs_shrinker_scan;
2056         pool->shrinker->count_objects = zs_shrinker_count;
2057         pool->shrinker->batch = 0;
2058         pool->shrinker->private_data = pool;
2059
2060         shrinker_register(pool->shrinker);
2061
2062         return 0;
2063 }
2064
2065 static int calculate_zspage_chain_size(int class_size)
2066 {
2067         int i, min_waste = INT_MAX;
2068         int chain_size = 1;
2069
2070         if (is_power_of_2(class_size))
2071                 return chain_size;
2072
2073         for (i = 1; i <= ZS_MAX_PAGES_PER_ZSPAGE; i++) {
2074                 int waste;
2075
2076                 waste = (i * PAGE_SIZE) % class_size;
2077                 if (waste < min_waste) {
2078                         min_waste = waste;
2079                         chain_size = i;
2080                 }
2081         }
2082
2083         return chain_size;
2084 }
2085
2086 /**
2087  * zs_create_pool - Creates an allocation pool to work from.
2088  * @name: pool name to be created
2089  *
2090  * This function must be called before anything when using
2091  * the zsmalloc allocator.
2092  *
2093  * On success, a pointer to the newly created pool is returned,
2094  * otherwise NULL.
2095  */
2096 struct zs_pool *zs_create_pool(const char *name)
2097 {
2098         int i;
2099         struct zs_pool *pool;
2100         struct size_class *prev_class = NULL;
2101
2102         pool = kzalloc(sizeof(*pool), GFP_KERNEL);
2103         if (!pool)
2104                 return NULL;
2105
2106         init_deferred_free(pool);
2107         spin_lock_init(&pool->lock);
2108         atomic_set(&pool->compaction_in_progress, 0);
2109
2110         pool->name = kstrdup(name, GFP_KERNEL);
2111         if (!pool->name)
2112                 goto err;
2113
2114         if (create_cache(pool))
2115                 goto err;
2116
2117         /*
2118          * Iterate reversely, because, size of size_class that we want to use
2119          * for merging should be larger or equal to current size.
2120          */
2121         for (i = ZS_SIZE_CLASSES - 1; i >= 0; i--) {
2122                 int size;
2123                 int pages_per_zspage;
2124                 int objs_per_zspage;
2125                 struct size_class *class;
2126                 int fullness;
2127
2128                 size = ZS_MIN_ALLOC_SIZE + i * ZS_SIZE_CLASS_DELTA;
2129                 if (size > ZS_MAX_ALLOC_SIZE)
2130                         size = ZS_MAX_ALLOC_SIZE;
2131                 pages_per_zspage = calculate_zspage_chain_size(size);
2132                 objs_per_zspage = pages_per_zspage * PAGE_SIZE / size;
2133
2134                 /*
2135                  * We iterate from biggest down to smallest classes,
2136                  * so huge_class_size holds the size of the first huge
2137                  * class. Any object bigger than or equal to that will
2138                  * endup in the huge class.
2139                  */
2140                 if (pages_per_zspage != 1 && objs_per_zspage != 1 &&
2141                                 !huge_class_size) {
2142                         huge_class_size = size;
2143                         /*
2144                          * The object uses ZS_HANDLE_SIZE bytes to store the
2145                          * handle. We need to subtract it, because zs_malloc()
2146                          * unconditionally adds handle size before it performs
2147                          * size class search - so object may be smaller than
2148                          * huge class size, yet it still can end up in the huge
2149                          * class because it grows by ZS_HANDLE_SIZE extra bytes
2150                          * right before class lookup.
2151                          */
2152                         huge_class_size -= (ZS_HANDLE_SIZE - 1);
2153                 }
2154
2155                 /*
2156                  * size_class is used for normal zsmalloc operation such
2157                  * as alloc/free for that size. Although it is natural that we
2158                  * have one size_class for each size, there is a chance that we
2159                  * can get more memory utilization if we use one size_class for
2160                  * many different sizes whose size_class have same
2161                  * characteristics. So, we makes size_class point to
2162                  * previous size_class if possible.
2163                  */
2164                 if (prev_class) {
2165                         if (can_merge(prev_class, pages_per_zspage, objs_per_zspage)) {
2166                                 pool->size_class[i] = prev_class;
2167                                 continue;
2168                         }
2169                 }
2170
2171                 class = kzalloc(sizeof(struct size_class), GFP_KERNEL);
2172                 if (!class)
2173                         goto err;
2174
2175                 class->size = size;
2176                 class->index = i;
2177                 class->pages_per_zspage = pages_per_zspage;
2178                 class->objs_per_zspage = objs_per_zspage;
2179                 pool->size_class[i] = class;
2180
2181                 fullness = ZS_INUSE_RATIO_0;
2182                 while (fullness < NR_FULLNESS_GROUPS) {
2183                         INIT_LIST_HEAD(&class->fullness_list[fullness]);
2184                         fullness++;
2185                 }
2186
2187                 prev_class = class;
2188         }
2189
2190         /* debug only, don't abort if it fails */
2191         zs_pool_stat_create(pool, name);
2192
2193         /*
2194          * Not critical since shrinker is only used to trigger internal
2195          * defragmentation of the pool which is pretty optional thing.  If
2196          * registration fails we still can use the pool normally and user can
2197          * trigger compaction manually. Thus, ignore return code.
2198          */
2199         zs_register_shrinker(pool);
2200
2201         return pool;
2202
2203 err:
2204         zs_destroy_pool(pool);
2205         return NULL;
2206 }
2207 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_create_pool);
2208
2209 void zs_destroy_pool(struct zs_pool *pool)
2210 {
2211         int i;
2212
2213         zs_unregister_shrinker(pool);
2214         zs_flush_migration(pool);
2215         zs_pool_stat_destroy(pool);
2216
2217         for (i = 0; i < ZS_SIZE_CLASSES; i++) {
2218                 int fg;
2219                 struct size_class *class = pool->size_class[i];
2220
2221                 if (!class)
2222                         continue;
2223
2224                 if (class->index != i)
2225                         continue;
2226
2227                 for (fg = ZS_INUSE_RATIO_0; fg < NR_FULLNESS_GROUPS; fg++) {
2228                         if (list_empty(&class->fullness_list[fg]))
2229                                 continue;
2230
2231                         pr_err("Class-%d fullness group %d is not empty\n",
2232                                class->size, fg);
2233                 }
2234                 kfree(class);
2235         }
2236
2237         destroy_cache(pool);
2238         kfree(pool->name);
2239         kfree(pool);
2240 }
2241 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_destroy_pool);
2242
2243 static int __init zs_init(void)
2244 {
2245         int ret;
2246
2247         ret = cpuhp_setup_state(CPUHP_MM_ZS_PREPARE, "mm/zsmalloc:prepare",
2248                                 zs_cpu_prepare, zs_cpu_dead);
2249         if (ret)
2250                 goto out;
2251
2252 #ifdef CONFIG_ZPOOL
2253         zpool_register_driver(&zs_zpool_driver);
2254 #endif
2255
2256         zs_stat_init();
2257
2258         return 0;
2259
2260 out:
2261         return ret;
2262 }
2263
2264 static void __exit zs_exit(void)
2265 {
2266 #ifdef CONFIG_ZPOOL
2267         zpool_unregister_driver(&zs_zpool_driver);
2268 #endif
2269         cpuhp_remove_state(CPUHP_MM_ZS_PREPARE);
2270
2271         zs_stat_exit();
2272 }
2273
2274 module_init(zs_init);
2275 module_exit(zs_exit);
2276
2277 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
2278 MODULE_AUTHOR("Nitin Gupta <ngupta@vflare.org>");