]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/percpu.c
mm,slub,x86: decouple size of struct page from CONFIG_CMPXCHG_LOCAL
[karo-tx-linux.git] / mm / percpu.c
1 /*
2  * mm/percpu.c - percpu memory allocator
3  *
4  * Copyright (C) 2009           SUSE Linux Products GmbH
5  * Copyright (C) 2009           Tejun Heo <tj@kernel.org>
6  *
7  * This file is released under the GPLv2.
8  *
9  * This is percpu allocator which can handle both static and dynamic
10  * areas.  Percpu areas are allocated in chunks.  Each chunk is
11  * consisted of boot-time determined number of units and the first
12  * chunk is used for static percpu variables in the kernel image
13  * (special boot time alloc/init handling necessary as these areas
14  * need to be brought up before allocation services are running).
15  * Unit grows as necessary and all units grow or shrink in unison.
16  * When a chunk is filled up, another chunk is allocated.
17  *
18  *  c0                           c1                         c2
19  *  -------------------          -------------------        ------------
20  * | u0 | u1 | u2 | u3 |        | u0 | u1 | u2 | u3 |      | u0 | u1 | u
21  *  -------------------  ......  -------------------  ....  ------------
22  *
23  * Allocation is done in offset-size areas of single unit space.  Ie,
24  * an area of 512 bytes at 6k in c1 occupies 512 bytes at 6k of c1:u0,
25  * c1:u1, c1:u2 and c1:u3.  On UMA, units corresponds directly to
26  * cpus.  On NUMA, the mapping can be non-linear and even sparse.
27  * Percpu access can be done by configuring percpu base registers
28  * according to cpu to unit mapping and pcpu_unit_size.
29  *
30  * There are usually many small percpu allocations many of them being
31  * as small as 4 bytes.  The allocator organizes chunks into lists
32  * according to free size and tries to allocate from the fullest one.
33  * Each chunk keeps the maximum contiguous area size hint which is
34  * guaranteed to be equal to or larger than the maximum contiguous
35  * area in the chunk.  This helps the allocator not to iterate the
36  * chunk maps unnecessarily.
37  *
38  * Allocation state in each chunk is kept using an array of integers
39  * on chunk->map.  A positive value in the map represents a free
40  * region and negative allocated.  Allocation inside a chunk is done
41  * by scanning this map sequentially and serving the first matching
42  * entry.  This is mostly copied from the percpu_modalloc() allocator.
43  * Chunks can be determined from the address using the index field
44  * in the page struct. The index field contains a pointer to the chunk.
45  *
46  * To use this allocator, arch code should do the followings.
47  *
48  * - define __addr_to_pcpu_ptr() and __pcpu_ptr_to_addr() to translate
49  *   regular address to percpu pointer and back if they need to be
50  *   different from the default
51  *
52  * - use pcpu_setup_first_chunk() during percpu area initialization to
53  *   setup the first chunk containing the kernel static percpu area
54  */
55
56 #include <linux/bitmap.h>
57 #include <linux/bootmem.h>
58 #include <linux/err.h>
59 #include <linux/list.h>
60 #include <linux/log2.h>
61 #include <linux/mm.h>
62 #include <linux/module.h>
63 #include <linux/mutex.h>
64 #include <linux/percpu.h>
65 #include <linux/pfn.h>
66 #include <linux/slab.h>
67 #include <linux/spinlock.h>
68 #include <linux/vmalloc.h>
69 #include <linux/workqueue.h>
70 #include <linux/kmemleak.h>
71
72 #include <asm/cacheflush.h>
73 #include <asm/sections.h>
74 #include <asm/tlbflush.h>
75 #include <asm/io.h>
76
77 #define PCPU_SLOT_BASE_SHIFT            5       /* 1-31 shares the same slot */
78 #define PCPU_DFL_MAP_ALLOC              16      /* start a map with 16 ents */
79
80 #ifdef CONFIG_SMP
81 /* default addr <-> pcpu_ptr mapping, override in asm/percpu.h if necessary */
82 #ifndef __addr_to_pcpu_ptr
83 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)                                        \
84         (void __percpu *)((unsigned long)(addr) -                       \
85                           (unsigned long)pcpu_base_addr +               \
86                           (unsigned long)__per_cpu_start)
87 #endif
88 #ifndef __pcpu_ptr_to_addr
89 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)                                         \
90         (void __force *)((unsigned long)(ptr) +                         \
91                          (unsigned long)pcpu_base_addr -                \
92                          (unsigned long)__per_cpu_start)
93 #endif
94 #else   /* CONFIG_SMP */
95 /* on UP, it's always identity mapped */
96 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)        (void __percpu *)(addr)
97 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)         (void __force *)(ptr)
98 #endif  /* CONFIG_SMP */
99
100 struct pcpu_chunk {
101         struct list_head        list;           /* linked to pcpu_slot lists */
102         int                     free_size;      /* free bytes in the chunk */
103         int                     contig_hint;    /* max contiguous size hint */
104         void                    *base_addr;     /* base address of this chunk */
105         int                     map_used;       /* # of map entries used */
106         int                     map_alloc;      /* # of map entries allocated */
107         int                     *map;           /* allocation map */
108         void                    *data;          /* chunk data */
109         bool                    immutable;      /* no [de]population allowed */
110         unsigned long           populated[];    /* populated bitmap */
111 };
112
113 static int pcpu_unit_pages __read_mostly;
114 static int pcpu_unit_size __read_mostly;
115 static int pcpu_nr_units __read_mostly;
116 static int pcpu_atom_size __read_mostly;
117 static int pcpu_nr_slots __read_mostly;
118 static size_t pcpu_chunk_struct_size __read_mostly;
119
120 /* cpus with the lowest and highest unit addresses */
121 static unsigned int pcpu_low_unit_cpu __read_mostly;
122 static unsigned int pcpu_high_unit_cpu __read_mostly;
123
124 /* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
125 void *pcpu_base_addr __read_mostly;
126 EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
127
128 static const int *pcpu_unit_map __read_mostly;          /* cpu -> unit */
129 const unsigned long *pcpu_unit_offsets __read_mostly;   /* cpu -> unit offset */
130
131 /* group information, used for vm allocation */
132 static int pcpu_nr_groups __read_mostly;
133 static const unsigned long *pcpu_group_offsets __read_mostly;
134 static const size_t *pcpu_group_sizes __read_mostly;
135
136 /*
137  * The first chunk which always exists.  Note that unlike other
138  * chunks, this one can be allocated and mapped in several different
139  * ways and thus often doesn't live in the vmalloc area.
140  */
141 static struct pcpu_chunk *pcpu_first_chunk;
142
143 /*
144  * Optional reserved chunk.  This chunk reserves part of the first
145  * chunk and serves it for reserved allocations.  The amount of
146  * reserved offset is in pcpu_reserved_chunk_limit.  When reserved
147  * area doesn't exist, the following variables contain NULL and 0
148  * respectively.
149  */
150 static struct pcpu_chunk *pcpu_reserved_chunk;
151 static int pcpu_reserved_chunk_limit;
152
153 /*
154  * Synchronization rules.
155  *
156  * There are two locks - pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock.  The former
157  * protects allocation/reclaim paths, chunks, populated bitmap and
158  * vmalloc mapping.  The latter is a spinlock and protects the index
159  * data structures - chunk slots, chunks and area maps in chunks.
160  *
161  * During allocation, pcpu_alloc_mutex is kept locked all the time and
162  * pcpu_lock is grabbed and released as necessary.  All actual memory
163  * allocations are done using GFP_KERNEL with pcpu_lock released.  In
164  * general, percpu memory can't be allocated with irq off but
165  * irqsave/restore are still used in alloc path so that it can be used
166  * from early init path - sched_init() specifically.
167  *
168  * Free path accesses and alters only the index data structures, so it
169  * can be safely called from atomic context.  When memory needs to be
170  * returned to the system, free path schedules reclaim_work which
171  * grabs both pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock, unlinks chunks to be
172  * reclaimed, release both locks and frees the chunks.  Note that it's
173  * necessary to grab both locks to remove a chunk from circulation as
174  * allocation path might be referencing the chunk with only
175  * pcpu_alloc_mutex locked.
176  */
177 static DEFINE_MUTEX(pcpu_alloc_mutex);  /* protects whole alloc and reclaim */
178 static DEFINE_SPINLOCK(pcpu_lock);      /* protects index data structures */
179
180 static struct list_head *pcpu_slot __read_mostly; /* chunk list slots */
181
182 /* reclaim work to release fully free chunks, scheduled from free path */
183 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work);
184 static DECLARE_WORK(pcpu_reclaim_work, pcpu_reclaim);
185
186 static bool pcpu_addr_in_first_chunk(void *addr)
187 {
188         void *first_start = pcpu_first_chunk->base_addr;
189
190         return addr >= first_start && addr < first_start + pcpu_unit_size;
191 }
192
193 static bool pcpu_addr_in_reserved_chunk(void *addr)
194 {
195         void *first_start = pcpu_first_chunk->base_addr;
196
197         return addr >= first_start &&
198                 addr < first_start + pcpu_reserved_chunk_limit;
199 }
200
201 static int __pcpu_size_to_slot(int size)
202 {
203         int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
204         return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
205 }
206
207 static int pcpu_size_to_slot(int size)
208 {
209         if (size == pcpu_unit_size)
210                 return pcpu_nr_slots - 1;
211         return __pcpu_size_to_slot(size);
212 }
213
214 static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
215 {
216         if (chunk->free_size < sizeof(int) || chunk->contig_hint < sizeof(int))
217                 return 0;
218
219         return pcpu_size_to_slot(chunk->free_size);
220 }
221
222 /* set the pointer to a chunk in a page struct */
223 static void pcpu_set_page_chunk(struct page *page, struct pcpu_chunk *pcpu)
224 {
225         page->index = (unsigned long)pcpu;
226 }
227
228 /* obtain pointer to a chunk from a page struct */
229 static struct pcpu_chunk *pcpu_get_page_chunk(struct page *page)
230 {
231         return (struct pcpu_chunk *)page->index;
232 }
233
234 static int __maybe_unused pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
235 {
236         return pcpu_unit_map[cpu] * pcpu_unit_pages + page_idx;
237 }
238
239 static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
240                                      unsigned int cpu, int page_idx)
241 {
242         return (unsigned long)chunk->base_addr + pcpu_unit_offsets[cpu] +
243                 (page_idx << PAGE_SHIFT);
244 }
245
246 static void __maybe_unused pcpu_next_unpop(struct pcpu_chunk *chunk,
247                                            int *rs, int *re, int end)
248 {
249         *rs = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs);
250         *re = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
251 }
252
253 static void __maybe_unused pcpu_next_pop(struct pcpu_chunk *chunk,
254                                          int *rs, int *re, int end)
255 {
256         *rs = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs);
257         *re = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
258 }
259
260 /*
261  * (Un)populated page region iterators.  Iterate over (un)populated
262  * page regions between @start and @end in @chunk.  @rs and @re should
263  * be integer variables and will be set to start and end page index of
264  * the current region.
265  */
266 #define pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, start, end)               \
267         for ((rs) = (start), pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)); \
268              (rs) < (re);                                                   \
269              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
270
271 #define pcpu_for_each_pop_region(chunk, rs, re, start, end)                 \
272         for ((rs) = (start), pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end));   \
273              (rs) < (re);                                                   \
274              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
275
276 /**
277  * pcpu_mem_zalloc - allocate memory
278  * @size: bytes to allocate
279  *
280  * Allocate @size bytes.  If @size is smaller than PAGE_SIZE,
281  * kzalloc() is used; otherwise, vzalloc() is used.  The returned
282  * memory is always zeroed.
283  *
284  * CONTEXT:
285  * Does GFP_KERNEL allocation.
286  *
287  * RETURNS:
288  * Pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
289  */
290 static void *pcpu_mem_zalloc(size_t size)
291 {
292         if (WARN_ON_ONCE(!slab_is_available()))
293                 return NULL;
294
295         if (size <= PAGE_SIZE)
296                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
297         else
298                 return vzalloc(size);
299 }
300
301 /**
302  * pcpu_mem_free - free memory
303  * @ptr: memory to free
304  * @size: size of the area
305  *
306  * Free @ptr.  @ptr should have been allocated using pcpu_mem_zalloc().
307  */
308 static void pcpu_mem_free(void *ptr, size_t size)
309 {
310         if (size <= PAGE_SIZE)
311                 kfree(ptr);
312         else
313                 vfree(ptr);
314 }
315
316 /**
317  * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
318  * @chunk: chunk of interest
319  * @oslot: the previous slot it was on
320  *
321  * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
322  * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
323  * moved to the slot.  Note that the reserved chunk is never put on
324  * chunk slots.
325  *
326  * CONTEXT:
327  * pcpu_lock.
328  */
329 static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
330 {
331         int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
332
333         if (chunk != pcpu_reserved_chunk && oslot != nslot) {
334                 if (oslot < nslot)
335                         list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
336                 else
337                         list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
338         }
339 }
340
341 /**
342  * pcpu_need_to_extend - determine whether chunk area map needs to be extended
343  * @chunk: chunk of interest
344  *
345  * Determine whether area map of @chunk needs to be extended to
346  * accommodate a new allocation.
347  *
348  * CONTEXT:
349  * pcpu_lock.
350  *
351  * RETURNS:
352  * New target map allocation length if extension is necessary, 0
353  * otherwise.
354  */
355 static int pcpu_need_to_extend(struct pcpu_chunk *chunk)
356 {
357         int new_alloc;
358
359         if (chunk->map_alloc >= chunk->map_used + 2)
360                 return 0;
361
362         new_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
363         while (new_alloc < chunk->map_used + 2)
364                 new_alloc *= 2;
365
366         return new_alloc;
367 }
368
369 /**
370  * pcpu_extend_area_map - extend area map of a chunk
371  * @chunk: chunk of interest
372  * @new_alloc: new target allocation length of the area map
373  *
374  * Extend area map of @chunk to have @new_alloc entries.
375  *
376  * CONTEXT:
377  * Does GFP_KERNEL allocation.  Grabs and releases pcpu_lock.
378  *
379  * RETURNS:
380  * 0 on success, -errno on failure.
381  */
382 static int pcpu_extend_area_map(struct pcpu_chunk *chunk, int new_alloc)
383 {
384         int *old = NULL, *new = NULL;
385         size_t old_size = 0, new_size = new_alloc * sizeof(new[0]);
386         unsigned long flags;
387
388         new = pcpu_mem_zalloc(new_size);
389         if (!new)
390                 return -ENOMEM;
391
392         /* acquire pcpu_lock and switch to new area map */
393         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
394
395         if (new_alloc <= chunk->map_alloc)
396                 goto out_unlock;
397
398         old_size = chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]);
399         old = chunk->map;
400
401         memcpy(new, old, old_size);
402
403         chunk->map_alloc = new_alloc;
404         chunk->map = new;
405         new = NULL;
406
407 out_unlock:
408         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
409
410         /*
411          * pcpu_mem_free() might end up calling vfree() which uses
412          * IRQ-unsafe lock and thus can't be called under pcpu_lock.
413          */
414         pcpu_mem_free(old, old_size);
415         pcpu_mem_free(new, new_size);
416
417         return 0;
418 }
419
420 /**
421  * pcpu_split_block - split a map block
422  * @chunk: chunk of interest
423  * @i: index of map block to split
424  * @head: head size in bytes (can be 0)
425  * @tail: tail size in bytes (can be 0)
426  *
427  * Split the @i'th map block into two or three blocks.  If @head is
428  * non-zero, @head bytes block is inserted before block @i moving it
429  * to @i+1 and reducing its size by @head bytes.
430  *
431  * If @tail is non-zero, the target block, which can be @i or @i+1
432  * depending on @head, is reduced by @tail bytes and @tail byte block
433  * is inserted after the target block.
434  *
435  * @chunk->map must have enough free slots to accommodate the split.
436  *
437  * CONTEXT:
438  * pcpu_lock.
439  */
440 static void pcpu_split_block(struct pcpu_chunk *chunk, int i,
441                              int head, int tail)
442 {
443         int nr_extra = !!head + !!tail;
444
445         BUG_ON(chunk->map_alloc < chunk->map_used + nr_extra);
446
447         /* insert new subblocks */
448         memmove(&chunk->map[i + nr_extra], &chunk->map[i],
449                 sizeof(chunk->map[0]) * (chunk->map_used - i));
450         chunk->map_used += nr_extra;
451
452         if (head) {
453                 chunk->map[i + 1] = chunk->map[i] - head;
454                 chunk->map[i++] = head;
455         }
456         if (tail) {
457                 chunk->map[i++] -= tail;
458                 chunk->map[i] = tail;
459         }
460 }
461
462 /**
463  * pcpu_alloc_area - allocate area from a pcpu_chunk
464  * @chunk: chunk of interest
465  * @size: wanted size in bytes
466  * @align: wanted align
467  *
468  * Try to allocate @size bytes area aligned at @align from @chunk.
469  * Note that this function only allocates the offset.  It doesn't
470  * populate or map the area.
471  *
472  * @chunk->map must have at least two free slots.
473  *
474  * CONTEXT:
475  * pcpu_lock.
476  *
477  * RETURNS:
478  * Allocated offset in @chunk on success, -1 if no matching area is
479  * found.
480  */
481 static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int size, int align)
482 {
483         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
484         int max_contig = 0;
485         int i, off;
486
487         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++])) {
488                 bool is_last = i + 1 == chunk->map_used;
489                 int head, tail;
490
491                 /* extra for alignment requirement */
492                 head = ALIGN(off, align) - off;
493                 BUG_ON(i == 0 && head != 0);
494
495                 if (chunk->map[i] < 0)
496                         continue;
497                 if (chunk->map[i] < head + size) {
498                         max_contig = max(chunk->map[i], max_contig);
499                         continue;
500                 }
501
502                 /*
503                  * If head is small or the previous block is free,
504                  * merge'em.  Note that 'small' is defined as smaller
505                  * than sizeof(int), which is very small but isn't too
506                  * uncommon for percpu allocations.
507                  */
508                 if (head && (head < sizeof(int) || chunk->map[i - 1] > 0)) {
509                         if (chunk->map[i - 1] > 0)
510                                 chunk->map[i - 1] += head;
511                         else {
512                                 chunk->map[i - 1] -= head;
513                                 chunk->free_size -= head;
514                         }
515                         chunk->map[i] -= head;
516                         off += head;
517                         head = 0;
518                 }
519
520                 /* if tail is small, just keep it around */
521                 tail = chunk->map[i] - head - size;
522                 if (tail < sizeof(int))
523                         tail = 0;
524
525                 /* split if warranted */
526                 if (head || tail) {
527                         pcpu_split_block(chunk, i, head, tail);
528                         if (head) {
529                                 i++;
530                                 off += head;
531                                 max_contig = max(chunk->map[i - 1], max_contig);
532                         }
533                         if (tail)
534                                 max_contig = max(chunk->map[i + 1], max_contig);
535                 }
536
537                 /* update hint and mark allocated */
538                 if (is_last)
539                         chunk->contig_hint = max_contig; /* fully scanned */
540                 else
541                         chunk->contig_hint = max(chunk->contig_hint,
542                                                  max_contig);
543
544                 chunk->free_size -= chunk->map[i];
545                 chunk->map[i] = -chunk->map[i];
546
547                 pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
548                 return off;
549         }
550
551         chunk->contig_hint = max_contig;        /* fully scanned */
552         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
553
554         /* tell the upper layer that this chunk has no matching area */
555         return -1;
556 }
557
558 /**
559  * pcpu_free_area - free area to a pcpu_chunk
560  * @chunk: chunk of interest
561  * @freeme: offset of area to free
562  *
563  * Free area starting from @freeme to @chunk.  Note that this function
564  * only modifies the allocation map.  It doesn't depopulate or unmap
565  * the area.
566  *
567  * CONTEXT:
568  * pcpu_lock.
569  */
570 static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int freeme)
571 {
572         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
573         int i, off;
574
575         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++]))
576                 if (off == freeme)
577                         break;
578         BUG_ON(off != freeme);
579         BUG_ON(chunk->map[i] > 0);
580
581         chunk->map[i] = -chunk->map[i];
582         chunk->free_size += chunk->map[i];
583
584         /* merge with previous? */
585         if (i > 0 && chunk->map[i - 1] >= 0) {
586                 chunk->map[i - 1] += chunk->map[i];
587                 chunk->map_used--;
588                 memmove(&chunk->map[i], &chunk->map[i + 1],
589                         (chunk->map_used - i) * sizeof(chunk->map[0]));
590                 i--;
591         }
592         /* merge with next? */
593         if (i + 1 < chunk->map_used && chunk->map[i + 1] >= 0) {
594                 chunk->map[i] += chunk->map[i + 1];
595                 chunk->map_used--;
596                 memmove(&chunk->map[i + 1], &chunk->map[i + 2],
597                         (chunk->map_used - (i + 1)) * sizeof(chunk->map[0]));
598         }
599
600         chunk->contig_hint = max(chunk->map[i], chunk->contig_hint);
601         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
602 }
603
604 static struct pcpu_chunk *pcpu_alloc_chunk(void)
605 {
606         struct pcpu_chunk *chunk;
607
608         chunk = pcpu_mem_zalloc(pcpu_chunk_struct_size);
609         if (!chunk)
610                 return NULL;
611
612         chunk->map = pcpu_mem_zalloc(PCPU_DFL_MAP_ALLOC *
613                                                 sizeof(chunk->map[0]));
614         if (!chunk->map) {
615                 kfree(chunk);
616                 return NULL;
617         }
618
619         chunk->map_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
620         chunk->map[chunk->map_used++] = pcpu_unit_size;
621
622         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
623         chunk->free_size = pcpu_unit_size;
624         chunk->contig_hint = pcpu_unit_size;
625
626         return chunk;
627 }
628
629 static void pcpu_free_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
630 {
631         if (!chunk)
632                 return;
633         pcpu_mem_free(chunk->map, chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]));
634         kfree(chunk);
635 }
636
637 /*
638  * Chunk management implementation.
639  *
640  * To allow different implementations, chunk alloc/free and
641  * [de]population are implemented in a separate file which is pulled
642  * into this file and compiled together.  The following functions
643  * should be implemented.
644  *
645  * pcpu_populate_chunk          - populate the specified range of a chunk
646  * pcpu_depopulate_chunk        - depopulate the specified range of a chunk
647  * pcpu_create_chunk            - create a new chunk
648  * pcpu_destroy_chunk           - destroy a chunk, always preceded by full depop
649  * pcpu_addr_to_page            - translate address to physical address
650  * pcpu_verify_alloc_info       - check alloc_info is acceptable during init
651  */
652 static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
653 static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
654 static struct pcpu_chunk *pcpu_create_chunk(void);
655 static void pcpu_destroy_chunk(struct pcpu_chunk *chunk);
656 static struct page *pcpu_addr_to_page(void *addr);
657 static int __init pcpu_verify_alloc_info(const struct pcpu_alloc_info *ai);
658
659 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_KM
660 #include "percpu-km.c"
661 #else
662 #include "percpu-vm.c"
663 #endif
664
665 /**
666  * pcpu_chunk_addr_search - determine chunk containing specified address
667  * @addr: address for which the chunk needs to be determined.
668  *
669  * RETURNS:
670  * The address of the found chunk.
671  */
672 static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
673 {
674         /* is it in the first chunk? */
675         if (pcpu_addr_in_first_chunk(addr)) {
676                 /* is it in the reserved area? */
677                 if (pcpu_addr_in_reserved_chunk(addr))
678                         return pcpu_reserved_chunk;
679                 return pcpu_first_chunk;
680         }
681
682         /*
683          * The address is relative to unit0 which might be unused and
684          * thus unmapped.  Offset the address to the unit space of the
685          * current processor before looking it up in the vmalloc
686          * space.  Note that any possible cpu id can be used here, so
687          * there's no need to worry about preemption or cpu hotplug.
688          */
689         addr += pcpu_unit_offsets[raw_smp_processor_id()];
690         return pcpu_get_page_chunk(pcpu_addr_to_page(addr));
691 }
692
693 /**
694  * pcpu_alloc - the percpu allocator
695  * @size: size of area to allocate in bytes
696  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
697  * @reserved: allocate from the reserved chunk if available
698  *
699  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.
700  *
701  * CONTEXT:
702  * Does GFP_KERNEL allocation.
703  *
704  * RETURNS:
705  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
706  */
707 static void __percpu *pcpu_alloc(size_t size, size_t align, bool reserved)
708 {
709         static int warn_limit = 10;
710         struct pcpu_chunk *chunk;
711         const char *err;
712         int slot, off, new_alloc;
713         unsigned long flags;
714         void __percpu *ptr;
715
716         if (unlikely(!size || size > PCPU_MIN_UNIT_SIZE || align > PAGE_SIZE)) {
717                 WARN(true, "illegal size (%zu) or align (%zu) for "
718                      "percpu allocation\n", size, align);
719                 return NULL;
720         }
721
722         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
723         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
724
725         /* serve reserved allocations from the reserved chunk if available */
726         if (reserved && pcpu_reserved_chunk) {
727                 chunk = pcpu_reserved_chunk;
728
729                 if (size > chunk->contig_hint) {
730                         err = "alloc from reserved chunk failed";
731                         goto fail_unlock;
732                 }
733
734                 while ((new_alloc = pcpu_need_to_extend(chunk))) {
735                         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
736                         if (pcpu_extend_area_map(chunk, new_alloc) < 0) {
737                                 err = "failed to extend area map of reserved chunk";
738                                 goto fail_unlock_mutex;
739                         }
740                         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
741                 }
742
743                 off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
744                 if (off >= 0)
745                         goto area_found;
746
747                 err = "alloc from reserved chunk failed";
748                 goto fail_unlock;
749         }
750
751 restart:
752         /* search through normal chunks */
753         for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
754                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
755                         if (size > chunk->contig_hint)
756                                 continue;
757
758                         new_alloc = pcpu_need_to_extend(chunk);
759                         if (new_alloc) {
760                                 spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
761                                 if (pcpu_extend_area_map(chunk,
762                                                          new_alloc) < 0) {
763                                         err = "failed to extend area map";
764                                         goto fail_unlock_mutex;
765                                 }
766                                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
767                                 /*
768                                  * pcpu_lock has been dropped, need to
769                                  * restart cpu_slot list walking.
770                                  */
771                                 goto restart;
772                         }
773
774                         off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
775                         if (off >= 0)
776                                 goto area_found;
777                 }
778         }
779
780         /* hmmm... no space left, create a new chunk */
781         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
782
783         chunk = pcpu_create_chunk();
784         if (!chunk) {
785                 err = "failed to allocate new chunk";
786                 goto fail_unlock_mutex;
787         }
788
789         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
790         pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
791         goto restart;
792
793 area_found:
794         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
795
796         /* populate, map and clear the area */
797         if (pcpu_populate_chunk(chunk, off, size)) {
798                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
799                 pcpu_free_area(chunk, off);
800                 err = "failed to populate";
801                 goto fail_unlock;
802         }
803
804         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
805
806         /* return address relative to base address */
807         ptr = __addr_to_pcpu_ptr(chunk->base_addr + off);
808         kmemleak_alloc_percpu(ptr, size);
809         return ptr;
810
811 fail_unlock:
812         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
813 fail_unlock_mutex:
814         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
815         if (warn_limit) {
816                 pr_warning("PERCPU: allocation failed, size=%zu align=%zu, "
817                            "%s\n", size, align, err);
818                 dump_stack();
819                 if (!--warn_limit)
820                         pr_info("PERCPU: limit reached, disable warning\n");
821         }
822         return NULL;
823 }
824
825 /**
826  * __alloc_percpu - allocate dynamic percpu area
827  * @size: size of area to allocate in bytes
828  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
829  *
830  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align.
831  * Might sleep.  Might trigger writeouts.
832  *
833  * CONTEXT:
834  * Does GFP_KERNEL allocation.
835  *
836  * RETURNS:
837  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
838  */
839 void __percpu *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
840 {
841         return pcpu_alloc(size, align, false);
842 }
843 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
844
845 /**
846  * __alloc_reserved_percpu - allocate reserved percpu area
847  * @size: size of area to allocate in bytes
848  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
849  *
850  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align
851  * from reserved percpu area if arch has set it up; otherwise,
852  * allocation is served from the same dynamic area.  Might sleep.
853  * Might trigger writeouts.
854  *
855  * CONTEXT:
856  * Does GFP_KERNEL allocation.
857  *
858  * RETURNS:
859  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
860  */
861 void __percpu *__alloc_reserved_percpu(size_t size, size_t align)
862 {
863         return pcpu_alloc(size, align, true);
864 }
865
866 /**
867  * pcpu_reclaim - reclaim fully free chunks, workqueue function
868  * @work: unused
869  *
870  * Reclaim all fully free chunks except for the first one.
871  *
872  * CONTEXT:
873  * workqueue context.
874  */
875 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work)
876 {
877         LIST_HEAD(todo);
878         struct list_head *head = &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1];
879         struct pcpu_chunk *chunk, *next;
880
881         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
882         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
883
884         list_for_each_entry_safe(chunk, next, head, list) {
885                 WARN_ON(chunk->immutable);
886
887                 /* spare the first one */
888                 if (chunk == list_first_entry(head, struct pcpu_chunk, list))
889                         continue;
890
891                 list_move(&chunk->list, &todo);
892         }
893
894         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
895
896         list_for_each_entry_safe(chunk, next, &todo, list) {
897                 pcpu_depopulate_chunk(chunk, 0, pcpu_unit_size);
898                 pcpu_destroy_chunk(chunk);
899         }
900
901         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
902 }
903
904 /**
905  * free_percpu - free percpu area
906  * @ptr: pointer to area to free
907  *
908  * Free percpu area @ptr.
909  *
910  * CONTEXT:
911  * Can be called from atomic context.
912  */
913 void free_percpu(void __percpu *ptr)
914 {
915         void *addr;
916         struct pcpu_chunk *chunk;
917         unsigned long flags;
918         int off;
919
920         if (!ptr)
921                 return;
922
923         kmemleak_free_percpu(ptr);
924
925         addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
926
927         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
928
929         chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
930         off = addr - chunk->base_addr;
931
932         pcpu_free_area(chunk, off);
933
934         /* if there are more than one fully free chunks, wake up grim reaper */
935         if (chunk->free_size == pcpu_unit_size) {
936                 struct pcpu_chunk *pos;
937
938                 list_for_each_entry(pos, &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1], list)
939                         if (pos != chunk) {
940                                 schedule_work(&pcpu_reclaim_work);
941                                 break;
942                         }
943         }
944
945         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
946 }
947 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
948
949 /**
950  * is_kernel_percpu_address - test whether address is from static percpu area
951  * @addr: address to test
952  *
953  * Test whether @addr belongs to in-kernel static percpu area.  Module
954  * static percpu areas are not considered.  For those, use
955  * is_module_percpu_address().
956  *
957  * RETURNS:
958  * %true if @addr is from in-kernel static percpu area, %false otherwise.
959  */
960 bool is_kernel_percpu_address(unsigned long addr)
961 {
962 #ifdef CONFIG_SMP
963         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
964         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
965         unsigned int cpu;
966
967         for_each_possible_cpu(cpu) {
968                 void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
969
970                 if ((void *)addr >= start && (void *)addr < start + static_size)
971                         return true;
972         }
973 #endif
974         /* on UP, can't distinguish from other static vars, always false */
975         return false;
976 }
977
978 /**
979  * per_cpu_ptr_to_phys - convert translated percpu address to physical address
980  * @addr: the address to be converted to physical address
981  *
982  * Given @addr which is dereferenceable address obtained via one of
983  * percpu access macros, this function translates it into its physical
984  * address.  The caller is responsible for ensuring @addr stays valid
985  * until this function finishes.
986  *
987  * percpu allocator has special setup for the first chunk, which currently
988  * supports either embedding in linear address space or vmalloc mapping,
989  * and, from the second one, the backing allocator (currently either vm or
990  * km) provides translation.
991  *
992  * The addr can be tranlated simply without checking if it falls into the
993  * first chunk. But the current code reflects better how percpu allocator
994  * actually works, and the verification can discover both bugs in percpu
995  * allocator itself and per_cpu_ptr_to_phys() callers. So we keep current
996  * code.
997  *
998  * RETURNS:
999  * The physical address for @addr.
1000  */
1001 phys_addr_t per_cpu_ptr_to_phys(void *addr)
1002 {
1003         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
1004         bool in_first_chunk = false;
1005         unsigned long first_low, first_high;
1006         unsigned int cpu;
1007
1008         /*
1009          * The following test on unit_low/high isn't strictly
1010          * necessary but will speed up lookups of addresses which
1011          * aren't in the first chunk.
1012          */
1013         first_low = pcpu_chunk_addr(pcpu_first_chunk, pcpu_low_unit_cpu, 0);
1014         first_high = pcpu_chunk_addr(pcpu_first_chunk, pcpu_high_unit_cpu,
1015                                      pcpu_unit_pages);
1016         if ((unsigned long)addr >= first_low &&
1017             (unsigned long)addr < first_high) {
1018                 for_each_possible_cpu(cpu) {
1019                         void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
1020
1021                         if (addr >= start && addr < start + pcpu_unit_size) {
1022                                 in_first_chunk = true;
1023                                 break;
1024                         }
1025                 }
1026         }
1027
1028         if (in_first_chunk) {
1029                 if (!is_vmalloc_addr(addr))
1030                         return __pa(addr);
1031                 else
1032                         return page_to_phys(vmalloc_to_page(addr));
1033         } else
1034                 return page_to_phys(pcpu_addr_to_page(addr));
1035 }
1036
1037 /**
1038  * pcpu_alloc_alloc_info - allocate percpu allocation info
1039  * @nr_groups: the number of groups
1040  * @nr_units: the number of units
1041  *
1042  * Allocate ai which is large enough for @nr_groups groups containing
1043  * @nr_units units.  The returned ai's groups[0].cpu_map points to the
1044  * cpu_map array which is long enough for @nr_units and filled with
1045  * NR_CPUS.  It's the caller's responsibility to initialize cpu_map
1046  * pointer of other groups.
1047  *
1048  * RETURNS:
1049  * Pointer to the allocated pcpu_alloc_info on success, NULL on
1050  * failure.
1051  */
1052 struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_alloc_alloc_info(int nr_groups,
1053                                                       int nr_units)
1054 {
1055         struct pcpu_alloc_info *ai;
1056         size_t base_size, ai_size;
1057         void *ptr;
1058         int unit;
1059
1060         base_size = ALIGN(sizeof(*ai) + nr_groups * sizeof(ai->groups[0]),
1061                           __alignof__(ai->groups[0].cpu_map[0]));
1062         ai_size = base_size + nr_units * sizeof(ai->groups[0].cpu_map[0]);
1063
1064         ptr = alloc_bootmem_nopanic(PFN_ALIGN(ai_size));
1065         if (!ptr)
1066                 return NULL;
1067         ai = ptr;
1068         ptr += base_size;
1069
1070         ai->groups[0].cpu_map = ptr;
1071
1072         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++)
1073                 ai->groups[0].cpu_map[unit] = NR_CPUS;
1074
1075         ai->nr_groups = nr_groups;
1076         ai->__ai_size = PFN_ALIGN(ai_size);
1077
1078         return ai;
1079 }
1080
1081 /**
1082  * pcpu_free_alloc_info - free percpu allocation info
1083  * @ai: pcpu_alloc_info to free
1084  *
1085  * Free @ai which was allocated by pcpu_alloc_alloc_info().
1086  */
1087 void __init pcpu_free_alloc_info(struct pcpu_alloc_info *ai)
1088 {
1089         free_bootmem(__pa(ai), ai->__ai_size);
1090 }
1091
1092 /**
1093  * pcpu_dump_alloc_info - print out information about pcpu_alloc_info
1094  * @lvl: loglevel
1095  * @ai: allocation info to dump
1096  *
1097  * Print out information about @ai using loglevel @lvl.
1098  */
1099 static void pcpu_dump_alloc_info(const char *lvl,
1100                                  const struct pcpu_alloc_info *ai)
1101 {
1102         int group_width = 1, cpu_width = 1, width;
1103         char empty_str[] = "--------";
1104         int alloc = 0, alloc_end = 0;
1105         int group, v;
1106         int upa, apl;   /* units per alloc, allocs per line */
1107
1108         v = ai->nr_groups;
1109         while (v /= 10)
1110                 group_width++;
1111
1112         v = num_possible_cpus();
1113         while (v /= 10)
1114                 cpu_width++;
1115         empty_str[min_t(int, cpu_width, sizeof(empty_str) - 1)] = '\0';
1116
1117         upa = ai->alloc_size / ai->unit_size;
1118         width = upa * (cpu_width + 1) + group_width + 3;
1119         apl = rounddown_pow_of_two(max(60 / width, 1));
1120
1121         printk("%spcpu-alloc: s%zu r%zu d%zu u%zu alloc=%zu*%zu",
1122                lvl, ai->static_size, ai->reserved_size, ai->dyn_size,
1123                ai->unit_size, ai->alloc_size / ai->atom_size, ai->atom_size);
1124
1125         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1126                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1127                 int unit = 0, unit_end = 0;
1128
1129                 BUG_ON(gi->nr_units % upa);
1130                 for (alloc_end += gi->nr_units / upa;
1131                      alloc < alloc_end; alloc++) {
1132                         if (!(alloc % apl)) {
1133                                 printk("\n");
1134                                 printk("%spcpu-alloc: ", lvl);
1135                         }
1136                         printk("[%0*d] ", group_width, group);
1137
1138                         for (unit_end += upa; unit < unit_end; unit++)
1139                                 if (gi->cpu_map[unit] != NR_CPUS)
1140                                         printk("%0*d ", cpu_width,
1141                                                gi->cpu_map[unit]);
1142                                 else
1143                                         printk("%s ", empty_str);
1144                 }
1145         }
1146         printk("\n");
1147 }
1148
1149 /**
1150  * pcpu_setup_first_chunk - initialize the first percpu chunk
1151  * @ai: pcpu_alloc_info describing how to percpu area is shaped
1152  * @base_addr: mapped address
1153  *
1154  * Initialize the first percpu chunk which contains the kernel static
1155  * perpcu area.  This function is to be called from arch percpu area
1156  * setup path.
1157  *
1158  * @ai contains all information necessary to initialize the first
1159  * chunk and prime the dynamic percpu allocator.
1160  *
1161  * @ai->static_size is the size of static percpu area.
1162  *
1163  * @ai->reserved_size, if non-zero, specifies the amount of bytes to
1164  * reserve after the static area in the first chunk.  This reserves
1165  * the first chunk such that it's available only through reserved
1166  * percpu allocation.  This is primarily used to serve module percpu
1167  * static areas on architectures where the addressing model has
1168  * limited offset range for symbol relocations to guarantee module
1169  * percpu symbols fall inside the relocatable range.
1170  *
1171  * @ai->dyn_size determines the number of bytes available for dynamic
1172  * allocation in the first chunk.  The area between @ai->static_size +
1173  * @ai->reserved_size + @ai->dyn_size and @ai->unit_size is unused.
1174  *
1175  * @ai->unit_size specifies unit size and must be aligned to PAGE_SIZE
1176  * and equal to or larger than @ai->static_size + @ai->reserved_size +
1177  * @ai->dyn_size.
1178  *
1179  * @ai->atom_size is the allocation atom size and used as alignment
1180  * for vm areas.
1181  *
1182  * @ai->alloc_size is the allocation size and always multiple of
1183  * @ai->atom_size.  This is larger than @ai->atom_size if
1184  * @ai->unit_size is larger than @ai->atom_size.
1185  *
1186  * @ai->nr_groups and @ai->groups describe virtual memory layout of
1187  * percpu areas.  Units which should be colocated are put into the
1188  * same group.  Dynamic VM areas will be allocated according to these
1189  * groupings.  If @ai->nr_groups is zero, a single group containing
1190  * all units is assumed.
1191  *
1192  * The caller should have mapped the first chunk at @base_addr and
1193  * copied static data to each unit.
1194  *
1195  * If the first chunk ends up with both reserved and dynamic areas, it
1196  * is served by two chunks - one to serve the core static and reserved
1197  * areas and the other for the dynamic area.  They share the same vm
1198  * and page map but uses different area allocation map to stay away
1199  * from each other.  The latter chunk is circulated in the chunk slots
1200  * and available for dynamic allocation like any other chunks.
1201  *
1202  * RETURNS:
1203  * 0 on success, -errno on failure.
1204  */
1205 int __init pcpu_setup_first_chunk(const struct pcpu_alloc_info *ai,
1206                                   void *base_addr)
1207 {
1208         static char cpus_buf[4096] __initdata;
1209         static int smap[PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS] __initdata;
1210         static int dmap[PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS] __initdata;
1211         size_t dyn_size = ai->dyn_size;
1212         size_t size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + dyn_size;
1213         struct pcpu_chunk *schunk, *dchunk = NULL;
1214         unsigned long *group_offsets;
1215         size_t *group_sizes;
1216         unsigned long *unit_off;
1217         unsigned int cpu;
1218         int *unit_map;
1219         int group, unit, i;
1220
1221         cpumask_scnprintf(cpus_buf, sizeof(cpus_buf), cpu_possible_mask);
1222
1223 #define PCPU_SETUP_BUG_ON(cond) do {                                    \
1224         if (unlikely(cond)) {                                           \
1225                 pr_emerg("PERCPU: failed to initialize, %s", #cond);    \
1226                 pr_emerg("PERCPU: cpu_possible_mask=%s\n", cpus_buf);   \
1227                 pcpu_dump_alloc_info(KERN_EMERG, ai);                   \
1228                 BUG();                                                  \
1229         }                                                               \
1230 } while (0)
1231
1232         /* sanity checks */
1233         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->nr_groups <= 0);
1234 #ifdef CONFIG_SMP
1235         PCPU_SETUP_BUG_ON(!ai->static_size);
1236         PCPU_SETUP_BUG_ON((unsigned long)__per_cpu_start & ~PAGE_MASK);
1237 #endif
1238         PCPU_SETUP_BUG_ON(!base_addr);
1239         PCPU_SETUP_BUG_ON((unsigned long)base_addr & ~PAGE_MASK);
1240         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < size_sum);
1241         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size & ~PAGE_MASK);
1242         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1243         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->dyn_size < PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE);
1244         PCPU_SETUP_BUG_ON(pcpu_verify_alloc_info(ai) < 0);
1245
1246         /* process group information and build config tables accordingly */
1247         group_offsets = alloc_bootmem(ai->nr_groups * sizeof(group_offsets[0]));
1248         group_sizes = alloc_bootmem(ai->nr_groups * sizeof(group_sizes[0]));
1249         unit_map = alloc_bootmem(nr_cpu_ids * sizeof(unit_map[0]));
1250         unit_off = alloc_bootmem(nr_cpu_ids * sizeof(unit_off[0]));
1251
1252         for (cpu = 0; cpu < nr_cpu_ids; cpu++)
1253                 unit_map[cpu] = UINT_MAX;
1254
1255         pcpu_low_unit_cpu = NR_CPUS;
1256         pcpu_high_unit_cpu = NR_CPUS;
1257
1258         for (group = 0, unit = 0; group < ai->nr_groups; group++, unit += i) {
1259                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1260
1261                 group_offsets[group] = gi->base_offset;
1262                 group_sizes[group] = gi->nr_units * ai->unit_size;
1263
1264                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++) {
1265                         cpu = gi->cpu_map[i];
1266                         if (cpu == NR_CPUS)
1267                                 continue;
1268
1269                         PCPU_SETUP_BUG_ON(cpu > nr_cpu_ids);
1270                         PCPU_SETUP_BUG_ON(!cpu_possible(cpu));
1271                         PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] != UINT_MAX);
1272
1273                         unit_map[cpu] = unit + i;
1274                         unit_off[cpu] = gi->base_offset + i * ai->unit_size;
1275
1276                         /* determine low/high unit_cpu */
1277                         if (pcpu_low_unit_cpu == NR_CPUS ||
1278                             unit_off[cpu] < unit_off[pcpu_low_unit_cpu])
1279                                 pcpu_low_unit_cpu = cpu;
1280                         if (pcpu_high_unit_cpu == NR_CPUS ||
1281                             unit_off[cpu] > unit_off[pcpu_high_unit_cpu])
1282                                 pcpu_high_unit_cpu = cpu;
1283                 }
1284         }
1285         pcpu_nr_units = unit;
1286
1287         for_each_possible_cpu(cpu)
1288                 PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] == UINT_MAX);
1289
1290         /* we're done parsing the input, undefine BUG macro and dump config */
1291 #undef PCPU_SETUP_BUG_ON
1292         pcpu_dump_alloc_info(KERN_DEBUG, ai);
1293
1294         pcpu_nr_groups = ai->nr_groups;
1295         pcpu_group_offsets = group_offsets;
1296         pcpu_group_sizes = group_sizes;
1297         pcpu_unit_map = unit_map;
1298         pcpu_unit_offsets = unit_off;
1299
1300         /* determine basic parameters */
1301         pcpu_unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
1302         pcpu_unit_size = pcpu_unit_pages << PAGE_SHIFT;
1303         pcpu_atom_size = ai->atom_size;
1304         pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk) +
1305                 BITS_TO_LONGS(pcpu_unit_pages) * sizeof(unsigned long);
1306
1307         /*
1308          * Allocate chunk slots.  The additional last slot is for
1309          * empty chunks.
1310          */
1311         pcpu_nr_slots = __pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 2;
1312         pcpu_slot = alloc_bootmem(pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]));
1313         for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
1314                 INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
1315
1316         /*
1317          * Initialize static chunk.  If reserved_size is zero, the
1318          * static chunk covers static area + dynamic allocation area
1319          * in the first chunk.  If reserved_size is not zero, it
1320          * covers static area + reserved area (mostly used for module
1321          * static percpu allocation).
1322          */
1323         schunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
1324         INIT_LIST_HEAD(&schunk->list);
1325         schunk->base_addr = base_addr;
1326         schunk->map = smap;
1327         schunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(smap);
1328         schunk->immutable = true;
1329         bitmap_fill(schunk->populated, pcpu_unit_pages);
1330
1331         if (ai->reserved_size) {
1332                 schunk->free_size = ai->reserved_size;
1333                 pcpu_reserved_chunk = schunk;
1334                 pcpu_reserved_chunk_limit = ai->static_size + ai->reserved_size;
1335         } else {
1336                 schunk->free_size = dyn_size;
1337                 dyn_size = 0;                   /* dynamic area covered */
1338         }
1339         schunk->contig_hint = schunk->free_size;
1340
1341         schunk->map[schunk->map_used++] = -ai->static_size;
1342         if (schunk->free_size)
1343                 schunk->map[schunk->map_used++] = schunk->free_size;
1344
1345         /* init dynamic chunk if necessary */
1346         if (dyn_size) {
1347                 dchunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
1348                 INIT_LIST_HEAD(&dchunk->list);
1349                 dchunk->base_addr = base_addr;
1350                 dchunk->map = dmap;
1351                 dchunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(dmap);
1352                 dchunk->immutable = true;
1353                 bitmap_fill(dchunk->populated, pcpu_unit_pages);
1354
1355                 dchunk->contig_hint = dchunk->free_size = dyn_size;
1356                 dchunk->map[dchunk->map_used++] = -pcpu_reserved_chunk_limit;
1357                 dchunk->map[dchunk->map_used++] = dchunk->free_size;
1358         }
1359
1360         /* link the first chunk in */
1361         pcpu_first_chunk = dchunk ?: schunk;
1362         pcpu_chunk_relocate(pcpu_first_chunk, -1);
1363
1364         /* we're done */
1365         pcpu_base_addr = base_addr;
1366         return 0;
1367 }
1368
1369 #ifdef CONFIG_SMP
1370
1371 const char *pcpu_fc_names[PCPU_FC_NR] __initdata = {
1372         [PCPU_FC_AUTO]  = "auto",
1373         [PCPU_FC_EMBED] = "embed",
1374         [PCPU_FC_PAGE]  = "page",
1375 };
1376
1377 enum pcpu_fc pcpu_chosen_fc __initdata = PCPU_FC_AUTO;
1378
1379 static int __init percpu_alloc_setup(char *str)
1380 {
1381         if (0)
1382                 /* nada */;
1383 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK
1384         else if (!strcmp(str, "embed"))
1385                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_EMBED;
1386 #endif
1387 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
1388         else if (!strcmp(str, "page"))
1389                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_PAGE;
1390 #endif
1391         else
1392                 pr_warning("PERCPU: unknown allocator %s specified\n", str);
1393
1394         return 0;
1395 }
1396 early_param("percpu_alloc", percpu_alloc_setup);
1397
1398 /*
1399  * pcpu_embed_first_chunk() is used by the generic percpu setup.
1400  * Build it if needed by the arch config or the generic setup is going
1401  * to be used.
1402  */
1403 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK) || \
1404         !defined(CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA)
1405 #define BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK
1406 #endif
1407
1408 /* build pcpu_page_first_chunk() iff needed by the arch config */
1409 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK)
1410 #define BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
1411 #endif
1412
1413 /* pcpu_build_alloc_info() is used by both embed and page first chunk */
1414 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK) || defined(BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK)
1415 /**
1416  * pcpu_build_alloc_info - build alloc_info considering distances between CPUs
1417  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1418  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
1419  * @atom_size: allocation atom size
1420  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
1421  *
1422  * This function determines grouping of units, their mappings to cpus
1423  * and other parameters considering needed percpu size, allocation
1424  * atom size and distances between CPUs.
1425  *
1426  * Groups are always mutliples of atom size and CPUs which are of
1427  * LOCAL_DISTANCE both ways are grouped together and share space for
1428  * units in the same group.  The returned configuration is guaranteed
1429  * to have CPUs on different nodes on different groups and >=75% usage
1430  * of allocated virtual address space.
1431  *
1432  * RETURNS:
1433  * On success, pointer to the new allocation_info is returned.  On
1434  * failure, ERR_PTR value is returned.
1435  */
1436 static struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_build_alloc_info(
1437                                 size_t reserved_size, size_t dyn_size,
1438                                 size_t atom_size,
1439                                 pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn)
1440 {
1441         static int group_map[NR_CPUS] __initdata;
1442         static int group_cnt[NR_CPUS] __initdata;
1443         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
1444         int nr_groups = 1, nr_units = 0;
1445         size_t size_sum, min_unit_size, alloc_size;
1446         int upa, max_upa, uninitialized_var(best_upa);  /* units_per_alloc */
1447         int last_allocs, group, unit;
1448         unsigned int cpu, tcpu;
1449         struct pcpu_alloc_info *ai;
1450         unsigned int *cpu_map;
1451
1452         /* this function may be called multiple times */
1453         memset(group_map, 0, sizeof(group_map));
1454         memset(group_cnt, 0, sizeof(group_cnt));
1455
1456         /* calculate size_sum and ensure dyn_size is enough for early alloc */
1457         size_sum = PFN_ALIGN(static_size + reserved_size +
1458                             max_t(size_t, dyn_size, PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE));
1459         dyn_size = size_sum - static_size - reserved_size;
1460
1461         /*
1462          * Determine min_unit_size, alloc_size and max_upa such that
1463          * alloc_size is multiple of atom_size and is the smallest
1464          * which can accommodate 4k aligned segments which are equal to
1465          * or larger than min_unit_size.
1466          */
1467         min_unit_size = max_t(size_t, size_sum, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1468
1469         alloc_size = roundup(min_unit_size, atom_size);
1470         upa = alloc_size / min_unit_size;
1471         while (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
1472                 upa--;
1473         max_upa = upa;
1474
1475         /* group cpus according to their proximity */
1476         for_each_possible_cpu(cpu) {
1477                 group = 0;
1478         next_group:
1479                 for_each_possible_cpu(tcpu) {
1480                         if (cpu == tcpu)
1481                                 break;
1482                         if (group_map[tcpu] == group && cpu_distance_fn &&
1483                             (cpu_distance_fn(cpu, tcpu) > LOCAL_DISTANCE ||
1484                              cpu_distance_fn(tcpu, cpu) > LOCAL_DISTANCE)) {
1485                                 group++;
1486                                 nr_groups = max(nr_groups, group + 1);
1487                                 goto next_group;
1488                         }
1489                 }
1490                 group_map[cpu] = group;
1491                 group_cnt[group]++;
1492         }
1493
1494         /*
1495          * Expand unit size until address space usage goes over 75%
1496          * and then as much as possible without using more address
1497          * space.
1498          */
1499         last_allocs = INT_MAX;
1500         for (upa = max_upa; upa; upa--) {
1501                 int allocs = 0, wasted = 0;
1502
1503                 if (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
1504                         continue;
1505
1506                 for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
1507                         int this_allocs = DIV_ROUND_UP(group_cnt[group], upa);
1508                         allocs += this_allocs;
1509                         wasted += this_allocs * upa - group_cnt[group];
1510                 }
1511
1512                 /*
1513                  * Don't accept if wastage is over 1/3.  The
1514                  * greater-than comparison ensures upa==1 always
1515                  * passes the following check.
1516                  */
1517                 if (wasted > num_possible_cpus() / 3)
1518                         continue;
1519
1520                 /* and then don't consume more memory */
1521                 if (allocs > last_allocs)
1522                         break;
1523                 last_allocs = allocs;
1524                 best_upa = upa;
1525         }
1526         upa = best_upa;
1527
1528         /* allocate and fill alloc_info */
1529         for (group = 0; group < nr_groups; group++)
1530                 nr_units += roundup(group_cnt[group], upa);
1531
1532         ai = pcpu_alloc_alloc_info(nr_groups, nr_units);
1533         if (!ai)
1534                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1535         cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
1536
1537         for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
1538                 ai->groups[group].cpu_map = cpu_map;
1539                 cpu_map += roundup(group_cnt[group], upa);
1540         }
1541
1542         ai->static_size = static_size;
1543         ai->reserved_size = reserved_size;
1544         ai->dyn_size = dyn_size;
1545         ai->unit_size = alloc_size / upa;
1546         ai->atom_size = atom_size;
1547         ai->alloc_size = alloc_size;
1548
1549         for (group = 0, unit = 0; group_cnt[group]; group++) {
1550                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1551
1552                 /*
1553                  * Initialize base_offset as if all groups are located
1554                  * back-to-back.  The caller should update this to
1555                  * reflect actual allocation.
1556                  */
1557                 gi->base_offset = unit * ai->unit_size;
1558
1559                 for_each_possible_cpu(cpu)
1560                         if (group_map[cpu] == group)
1561                                 gi->cpu_map[gi->nr_units++] = cpu;
1562                 gi->nr_units = roundup(gi->nr_units, upa);
1563                 unit += gi->nr_units;
1564         }
1565         BUG_ON(unit != nr_units);
1566
1567         return ai;
1568 }
1569 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK || BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
1570
1571 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK)
1572 /**
1573  * pcpu_embed_first_chunk - embed the first percpu chunk into bootmem
1574  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1575  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
1576  * @atom_size: allocation atom size
1577  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
1578  * @alloc_fn: function to allocate percpu page
1579  * @free_fn: function to free percpu page
1580  *
1581  * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
1582  * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1583  *
1584  * If this function is used to setup the first chunk, it is allocated
1585  * by calling @alloc_fn and used as-is without being mapped into
1586  * vmalloc area.  Allocations are always whole multiples of @atom_size
1587  * aligned to @atom_size.
1588  *
1589  * This enables the first chunk to piggy back on the linear physical
1590  * mapping which often uses larger page size.  Please note that this
1591  * can result in very sparse cpu->unit mapping on NUMA machines thus
1592  * requiring large vmalloc address space.  Don't use this allocator if
1593  * vmalloc space is not orders of magnitude larger than distances
1594  * between node memory addresses (ie. 32bit NUMA machines).
1595  *
1596  * @dyn_size specifies the minimum dynamic area size.
1597  *
1598  * If the needed size is smaller than the minimum or specified unit
1599  * size, the leftover is returned using @free_fn.
1600  *
1601  * RETURNS:
1602  * 0 on success, -errno on failure.
1603  */
1604 int __init pcpu_embed_first_chunk(size_t reserved_size, size_t dyn_size,
1605                                   size_t atom_size,
1606                                   pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn,
1607                                   pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
1608                                   pcpu_fc_free_fn_t free_fn)
1609 {
1610         void *base = (void *)ULONG_MAX;
1611         void **areas = NULL;
1612         struct pcpu_alloc_info *ai;
1613         size_t size_sum, areas_size, max_distance;
1614         int group, i, rc;
1615
1616         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, dyn_size, atom_size,
1617                                    cpu_distance_fn);
1618         if (IS_ERR(ai))
1619                 return PTR_ERR(ai);
1620
1621         size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + ai->dyn_size;
1622         areas_size = PFN_ALIGN(ai->nr_groups * sizeof(void *));
1623
1624         areas = alloc_bootmem_nopanic(areas_size);
1625         if (!areas) {
1626                 rc = -ENOMEM;
1627                 goto out_free;
1628         }
1629
1630         /* allocate, copy and determine base address */
1631         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1632                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1633                 unsigned int cpu = NR_CPUS;
1634                 void *ptr;
1635
1636                 for (i = 0; i < gi->nr_units && cpu == NR_CPUS; i++)
1637                         cpu = gi->cpu_map[i];
1638                 BUG_ON(cpu == NR_CPUS);
1639
1640                 /* allocate space for the whole group */
1641                 ptr = alloc_fn(cpu, gi->nr_units * ai->unit_size, atom_size);
1642                 if (!ptr) {
1643                         rc = -ENOMEM;
1644                         goto out_free_areas;
1645                 }
1646                 /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
1647                 kmemleak_free(ptr);
1648                 areas[group] = ptr;
1649
1650                 base = min(ptr, base);
1651
1652                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++, ptr += ai->unit_size) {
1653                         if (gi->cpu_map[i] == NR_CPUS) {
1654                                 /* unused unit, free whole */
1655                                 free_fn(ptr, ai->unit_size);
1656                                 continue;
1657                         }
1658                         /* copy and return the unused part */
1659                         memcpy(ptr, __per_cpu_load, ai->static_size);
1660                         free_fn(ptr + size_sum, ai->unit_size - size_sum);
1661                 }
1662         }
1663
1664         /* base address is now known, determine group base offsets */
1665         max_distance = 0;
1666         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1667                 ai->groups[group].base_offset = areas[group] - base;
1668                 max_distance = max_t(size_t, max_distance,
1669                                      ai->groups[group].base_offset);
1670         }
1671         max_distance += ai->unit_size;
1672
1673         /* warn if maximum distance is further than 75% of vmalloc space */
1674         if (max_distance > (VMALLOC_END - VMALLOC_START) * 3 / 4) {
1675                 pr_warning("PERCPU: max_distance=0x%zx too large for vmalloc "
1676                            "space 0x%lx\n", max_distance,
1677                            (unsigned long)(VMALLOC_END - VMALLOC_START));
1678 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
1679                 /* and fail if we have fallback */
1680                 rc = -EINVAL;
1681                 goto out_free;
1682 #endif
1683         }
1684
1685         pr_info("PERCPU: Embedded %zu pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu u%zu\n",
1686                 PFN_DOWN(size_sum), base, ai->static_size, ai->reserved_size,
1687                 ai->dyn_size, ai->unit_size);
1688
1689         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
1690         goto out_free;
1691
1692 out_free_areas:
1693         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++)
1694                 free_fn(areas[group],
1695                         ai->groups[group].nr_units * ai->unit_size);
1696 out_free:
1697         pcpu_free_alloc_info(ai);
1698         if (areas)
1699                 free_bootmem(__pa(areas), areas_size);
1700         return rc;
1701 }
1702 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK */
1703
1704 #ifdef BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
1705 /**
1706  * pcpu_page_first_chunk - map the first chunk using PAGE_SIZE pages
1707  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1708  * @alloc_fn: function to allocate percpu page, always called with PAGE_SIZE
1709  * @free_fn: function to free percpu page, always called with PAGE_SIZE
1710  * @populate_pte_fn: function to populate pte
1711  *
1712  * This is a helper to ease setting up page-remapped first percpu
1713  * chunk and can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1714  *
1715  * This is the basic allocator.  Static percpu area is allocated
1716  * page-by-page into vmalloc area.
1717  *
1718  * RETURNS:
1719  * 0 on success, -errno on failure.
1720  */
1721 int __init pcpu_page_first_chunk(size_t reserved_size,
1722                                  pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
1723                                  pcpu_fc_free_fn_t free_fn,
1724                                  pcpu_fc_populate_pte_fn_t populate_pte_fn)
1725 {
1726         static struct vm_struct vm;
1727         struct pcpu_alloc_info *ai;
1728         char psize_str[16];
1729         int unit_pages;
1730         size_t pages_size;
1731         struct page **pages;
1732         int unit, i, j, rc;
1733
1734         snprintf(psize_str, sizeof(psize_str), "%luK", PAGE_SIZE >> 10);
1735
1736         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, 0, PAGE_SIZE, NULL);
1737         if (IS_ERR(ai))
1738                 return PTR_ERR(ai);
1739         BUG_ON(ai->nr_groups != 1);
1740         BUG_ON(ai->groups[0].nr_units != num_possible_cpus());
1741
1742         unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
1743
1744         /* unaligned allocations can't be freed, round up to page size */
1745         pages_size = PFN_ALIGN(unit_pages * num_possible_cpus() *
1746                                sizeof(pages[0]));
1747         pages = alloc_bootmem(pages_size);
1748
1749         /* allocate pages */
1750         j = 0;
1751         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++)
1752                 for (i = 0; i < unit_pages; i++) {
1753                         unsigned int cpu = ai->groups[0].cpu_map[unit];
1754                         void *ptr;
1755
1756                         ptr = alloc_fn(cpu, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1757                         if (!ptr) {
1758                                 pr_warning("PERCPU: failed to allocate %s page "
1759                                            "for cpu%u\n", psize_str, cpu);
1760                                 goto enomem;
1761                         }
1762                         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
1763                         kmemleak_free(ptr);
1764                         pages[j++] = virt_to_page(ptr);
1765                 }
1766
1767         /* allocate vm area, map the pages and copy static data */
1768         vm.flags = VM_ALLOC;
1769         vm.size = num_possible_cpus() * ai->unit_size;
1770         vm_area_register_early(&vm, PAGE_SIZE);
1771
1772         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++) {
1773                 unsigned long unit_addr =
1774                         (unsigned long)vm.addr + unit * ai->unit_size;
1775
1776                 for (i = 0; i < unit_pages; i++)
1777                         populate_pte_fn(unit_addr + (i << PAGE_SHIFT));
1778
1779                 /* pte already populated, the following shouldn't fail */
1780                 rc = __pcpu_map_pages(unit_addr, &pages[unit * unit_pages],
1781                                       unit_pages);
1782                 if (rc < 0)
1783                         panic("failed to map percpu area, err=%d\n", rc);
1784
1785                 /*
1786                  * FIXME: Archs with virtual cache should flush local
1787                  * cache for the linear mapping here - something
1788                  * equivalent to flush_cache_vmap() on the local cpu.
1789                  * flush_cache_vmap() can't be used as most supporting
1790                  * data structures are not set up yet.
1791                  */
1792
1793                 /* copy static data */
1794                 memcpy((void *)unit_addr, __per_cpu_load, ai->static_size);
1795         }
1796
1797         /* we're ready, commit */
1798         pr_info("PERCPU: %d %s pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu\n",
1799                 unit_pages, psize_str, vm.addr, ai->static_size,
1800                 ai->reserved_size, ai->dyn_size);
1801
1802         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, vm.addr);
1803         goto out_free_ar;
1804
1805 enomem:
1806         while (--j >= 0)
1807                 free_fn(page_address(pages[j]), PAGE_SIZE);
1808         rc = -ENOMEM;
1809 out_free_ar:
1810         free_bootmem(__pa(pages), pages_size);
1811         pcpu_free_alloc_info(ai);
1812         return rc;
1813 }
1814 #endif /* BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
1815
1816 #ifndef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
1817 /*
1818  * Generic SMP percpu area setup.
1819  *
1820  * The embedding helper is used because its behavior closely resembles
1821  * the original non-dynamic generic percpu area setup.  This is
1822  * important because many archs have addressing restrictions and might
1823  * fail if the percpu area is located far away from the previous
1824  * location.  As an added bonus, in non-NUMA cases, embedding is
1825  * generally a good idea TLB-wise because percpu area can piggy back
1826  * on the physical linear memory mapping which uses large page
1827  * mappings on applicable archs.
1828  */
1829 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
1830 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
1831
1832 static void * __init pcpu_dfl_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size,
1833                                        size_t align)
1834 {
1835         return __alloc_bootmem_nopanic(size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
1836 }
1837
1838 static void __init pcpu_dfl_fc_free(void *ptr, size_t size)
1839 {
1840         free_bootmem(__pa(ptr), size);
1841 }
1842
1843 void __init setup_per_cpu_areas(void)
1844 {
1845         unsigned long delta;
1846         unsigned int cpu;
1847         int rc;
1848
1849         /*
1850          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
1851          * what the legacy allocator did.
1852          */
1853         rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
1854                                     PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE, NULL,
1855                                     pcpu_dfl_fc_alloc, pcpu_dfl_fc_free);
1856         if (rc < 0)
1857                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
1858
1859         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
1860         for_each_possible_cpu(cpu)
1861                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
1862 }
1863 #endif  /* CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA */
1864
1865 #else   /* CONFIG_SMP */
1866
1867 /*
1868  * UP percpu area setup.
1869  *
1870  * UP always uses km-based percpu allocator with identity mapping.
1871  * Static percpu variables are indistinguishable from the usual static
1872  * variables and don't require any special preparation.
1873  */
1874 void __init setup_per_cpu_areas(void)
1875 {
1876         const size_t unit_size =
1877                 roundup_pow_of_two(max_t(size_t, PCPU_MIN_UNIT_SIZE,
1878                                          PERCPU_DYNAMIC_RESERVE));
1879         struct pcpu_alloc_info *ai;
1880         void *fc;
1881
1882         ai = pcpu_alloc_alloc_info(1, 1);
1883         fc = __alloc_bootmem(unit_size, PAGE_SIZE, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
1884         if (!ai || !fc)
1885                 panic("Failed to allocate memory for percpu areas.");
1886
1887         ai->dyn_size = unit_size;
1888         ai->unit_size = unit_size;
1889         ai->atom_size = unit_size;
1890         ai->alloc_size = unit_size;
1891         ai->groups[0].nr_units = 1;
1892         ai->groups[0].cpu_map[0] = 0;
1893
1894         if (pcpu_setup_first_chunk(ai, fc) < 0)
1895                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
1896 }
1897
1898 #endif  /* CONFIG_SMP */
1899
1900 /*
1901  * First and reserved chunks are initialized with temporary allocation
1902  * map in initdata so that they can be used before slab is online.
1903  * This function is called after slab is brought up and replaces those
1904  * with properly allocated maps.
1905  */
1906 void __init percpu_init_late(void)
1907 {
1908         struct pcpu_chunk *target_chunks[] =
1909                 { pcpu_first_chunk, pcpu_reserved_chunk, NULL };
1910         struct pcpu_chunk *chunk;
1911         unsigned long flags;
1912         int i;
1913
1914         for (i = 0; (chunk = target_chunks[i]); i++) {
1915                 int *map;
1916                 const size_t size = PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS * sizeof(map[0]);
1917
1918                 BUILD_BUG_ON(size > PAGE_SIZE);
1919
1920                 map = pcpu_mem_zalloc(size);
1921                 BUG_ON(!map);
1922
1923                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1924                 memcpy(map, chunk->map, size);
1925                 chunk->map = map;
1926                 spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1927         }
1928 }