net/ipv4/fib_trie.c

   1 /*
   2  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
   3  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
   4  *   as published by the Free Software Foundation; either version
   5  *   2 of the License, or (at your option) any later version.
   6  *
   7  *   Robert Olsson <robert.olsson@its.uu.se> Uppsala Universitet
   8  *     & Swedish University of Agricultural Sciences.
   9  *
  10  *   Jens Laas <jens.laas@data.slu.se> Swedish University of
  11  *     Agricultural Sciences.
  12  *
  13  *   Hans Liss <hans.liss@its.uu.se>  Uppsala Universitet
  14  *
  15  * This work is based on the LPC-trie which is originally described in:
  16  *
  17  * An experimental study of compression methods for dynamic tries
  18  * Stefan Nilsson and Matti Tikkanen. Algorithmica, 33(1):19-33, 2002.
  19  * http://www.csc.kth.se/~snilsson/software/dyntrie2/
  20  *
  21  *
  22  * IP-address lookup using LC-tries. Stefan Nilsson and Gunnar Karlsson
  23  * IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 17(6):1083-1092, June 1999
  24  *
  25  *
  26  * Code from fib_hash has been reused which includes the following header:
  27  *
  28  *
  29  * INET         An implementation of the TCP/IP protocol suite for the LINUX
  30  *              operating system.  INET is implemented using the  BSD Socket
  31  *              interface as the means of communication with the user level.
  32  *
  33  *              IPv4 FIB: lookup engine and maintenance routines.
  34  *
  35  *
  36  * Authors:     Alexey Kuznetsov, <kuznet@ms2.inr.ac.ru>
  37  *
  38  *              This program is free software; you can redistribute it and/or
  39  *              modify it under the terms of the GNU General Public License
  40  *              as published by the Free Software Foundation; either version
  41  *              2 of the License, or (at your option) any later version.
  42  *
  43  * Substantial contributions to this work comes from:
  44  *
  45  *              David S. Miller, <davem@davemloft.net>
  46  *              Stephen Hemminger <shemminger@osdl.org>
  47  *              Paul E. McKenney <paulmck@us.ibm.com>
  48  *              Patrick McHardy <kaber@trash.net>
  49  */
  50
  51 #define VERSION "0.409"
  52
  53 #include <asm/uaccess.h>
  54 #include <linux/bitops.h>
  55 #include <linux/types.h>
  56 #include <linux/kernel.h>
  57 #include <linux/mm.h>
  58 #include <linux/string.h>
  59 #include <linux/socket.h>
  60 #include <linux/sockios.h>
  61 #include <linux/errno.h>
  62 #include <linux/in.h>
  63 #include <linux/inet.h>
  64 #include <linux/inetdevice.h>
  65 #include <linux/netdevice.h>
  66 #include <linux/if_arp.h>
  67 #include <linux/proc_fs.h>
  68 #include <linux/rcupdate.h>
  69 #include <linux/skbuff.h>
  70 #include <linux/netlink.h>
  71 #include <linux/init.h>
  72 #include <linux/list.h>
  73 #include <linux/slab.h>
  74 #include <linux/export.h>
  75 #include <net/net_namespace.h>
  76 #include <net/ip.h>
  77 #include <net/protocol.h>
  78 #include <net/route.h>
  79 #include <net/tcp.h>
  80 #include <net/sock.h>
  81 #include <net/ip_fib.h>
  82 #include "fib_lookup.h"
  83
  84 #define MAX_STAT_DEPTH 32
  85
  86 #define KEYLENGTH       (8*sizeof(t_key))
  87 #define KEY_MAX         ((t_key)~0)
  88
  89 typedef unsigned int t_key;
  90
  91 #define IS_TNODE(n) ((n)->bits)
  92 #define IS_LEAF(n) (!(n)->bits)
  93
  94 #define get_index(_key, _kv) (((_key) ^ (_kv)->key) >> (_kv)->pos)
  95
  96 struct tnode {
  97         struct rcu_head rcu;
  98
  99         t_key empty_children; /* KEYLENGTH bits needed */
 100         t_key full_children;  /* KEYLENGTH bits needed */
 101         struct tnode __rcu *parent;
 102
 103         t_key key;
 104         unsigned char pos;              /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
 105         unsigned char bits;             /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
 106         unsigned char slen;
 107         union {
 108                 /* This list pointer if valid if (pos | bits) == 0 (LEAF) */
 109                 struct hlist_head leaf;
 110                 /* This array is valid if (pos | bits) > 0 (TNODE) */
 111                 struct tnode __rcu *tnode[0];
 112         };
 113 };
 114
 115 #define TNODE_SIZE(n)   offsetof(struct tnode, tnode[n])
 116 #define LEAF_SIZE       TNODE_SIZE(1)
 117
 118 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 119 struct trie_use_stats {
 120         unsigned int gets;
 121         unsigned int backtrack;
 122         unsigned int semantic_match_passed;
 123         unsigned int semantic_match_miss;
 124         unsigned int null_node_hit;
 125         unsigned int resize_node_skipped;
 126 };
 127 #endif
 128
 129 struct trie_stat {
 130         unsigned int totdepth;
 131         unsigned int maxdepth;
 132         unsigned int tnodes;
 133         unsigned int leaves;
 134         unsigned int nullpointers;
 135         unsigned int prefixes;
 136         unsigned int nodesizes[MAX_STAT_DEPTH];
 137 };
 138
 139 struct trie {
 140         struct tnode __rcu *trie;
 141 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 142         struct trie_use_stats __percpu *stats;
 143 #endif
 144 };
 145
 146 static void resize(struct trie *t, struct tnode *tn);
 147 static size_t tnode_free_size;
 148
 149 /*
 150  * synchronize_rcu after call_rcu for that many pages; it should be especially
 151  * useful before resizing the root node with PREEMPT_NONE configs; the value was
 152  * obtained experimentally, aiming to avoid visible slowdown.
 153  */
 154 static const int sync_pages = 128;
 155
 156 static struct kmem_cache *fn_alias_kmem __read_mostly;
 157 static struct kmem_cache *trie_leaf_kmem __read_mostly;
 158
 159 /* caller must hold RTNL */
 160 #define node_parent(n) rtnl_dereference((n)->parent)
 161
 162 /* caller must hold RCU read lock or RTNL */
 163 #define node_parent_rcu(n) rcu_dereference_rtnl((n)->parent)
 164
 165 /* wrapper for rcu_assign_pointer */
 166 static inline void node_set_parent(struct tnode *n, struct tnode *tp)
 167 {
 168         if (n)
 169                 rcu_assign_pointer(n->parent, tp);
 170 }
 171
 172 #define NODE_INIT_PARENT(n, p) RCU_INIT_POINTER((n)->parent, p)
 173
 174 /* This provides us with the number of children in this node, in the case of a
 175  * leaf this will return 0 meaning none of the children are accessible.
 176  */
 177 static inline unsigned long tnode_child_length(const struct tnode *tn)
 178 {
 179         return (1ul << tn->bits) & ~(1ul);
 180 }
 181
 182 /* caller must hold RTNL */
 183 static inline struct tnode *tnode_get_child(const struct tnode *tn,
 184                                             unsigned long i)
 185 {
 186         return rtnl_dereference(tn->tnode[i]);
 187 }
 188
 189 /* caller must hold RCU read lock or RTNL */
 190 static inline struct tnode *tnode_get_child_rcu(const struct tnode *tn,
 191                                                 unsigned long i)
 192 {
 193         return rcu_dereference_rtnl(tn->tnode[i]);
 194 }
 195
 196 static inline struct fib_table *trie_get_table(struct trie *t)
 197 {
 198         unsigned long *tb_data = (unsigned long *)t;
 199
 200         return container_of(tb_data, struct fib_table, tb_data[0]);
 201 }
 202
 203 /* To understand this stuff, an understanding of keys and all their bits is
 204  * necessary. Every node in the trie has a key associated with it, but not
 205  * all of the bits in that key are significant.
 206  *
 207  * Consider a node 'n' and its parent 'tp'.
 208  *
 209  * If n is a leaf, every bit in its key is significant. Its presence is
 210  * necessitated by path compression, since during a tree traversal (when
 211  * searching for a leaf - unless we are doing an insertion) we will completely
 212  * ignore all skipped bits we encounter. Thus we need to verify, at the end of
 213  * a potentially successful search, that we have indeed been walking the
 214  * correct key path.
 215  *
 216  * Note that we can never "miss" the correct key in the tree if present by
 217  * following the wrong path. Path compression ensures that segments of the key
 218  * that are the same for all keys with a given prefix are skipped, but the
 219  * skipped part *is* identical for each node in the subtrie below the skipped
 220  * bit! trie_insert() in this implementation takes care of that.
 221  *
 222  * if n is an internal node - a 'tnode' here, the various parts of its key
 223  * have many different meanings.
 224  *
 225  * Example:
 226  * _________________________________________________________________
 227  * | i | i | i | i | i | i | i | N | N | N | S | S | S | S | S | C |
 228  * -----------------------------------------------------------------
 229  *  31  30  29  28  27  26  25  24  23  22  21  20  19  18  17  16
 230  *
 231  * _________________________________________________________________
 232  * | C | C | C | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u |
 233  * -----------------------------------------------------------------
 234  *  15  14  13  12  11  10   9   8   7   6   5   4   3   2   1   0
 235  *
 236  * tp->pos = 22
 237  * tp->bits = 3
 238  * n->pos = 13
 239  * n->bits = 4
 240  *
 241  * First, let's just ignore the bits that come before the parent tp, that is
 242  * the bits from (tp->pos + tp->bits) to 31. They are *known* but at this
 243  * point we do not use them for anything.
 244  *
 245  * The bits from (tp->pos) to (tp->pos + tp->bits - 1) - "N", above - are the
 246  * index into the parent's child array. That is, they will be used to find
 247  * 'n' among tp's children.
 248  *
 249  * The bits from (n->pos + n->bits) to (tn->pos - 1) - "S" - are skipped bits
 250  * for the node n.
 251  *
 252  * All the bits we have seen so far are significant to the node n. The rest
 253  * of the bits are really not needed or indeed known in n->key.
 254  *
 255  * The bits from (n->pos) to (n->pos + n->bits - 1) - "C" - are the index into
 256  * n's child array, and will of course be different for each child.
 257  *
 258  * The rest of the bits, from 0 to (n->pos + n->bits), are completely unknown
 259  * at this point.
 260  */
 261
 262 static const int halve_threshold = 25;
 263 static const int inflate_threshold = 50;
 264 static const int halve_threshold_root = 15;
 265 static const int inflate_threshold_root = 30;
 266
 267 static void __alias_free_mem(struct rcu_head *head)
 268 {
 269         struct fib_alias *fa = container_of(head, struct fib_alias, rcu);
 270         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, fa);
 271 }
 272
 273 static inline void alias_free_mem_rcu(struct fib_alias *fa)
 274 {
 275         call_rcu(&fa->rcu, __alias_free_mem);
 276 }
 277
 278 #define TNODE_KMALLOC_MAX \
 279         ilog2((PAGE_SIZE - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct tnode *))
 280 #define TNODE_VMALLOC_MAX \
 281         ilog2((SIZE_MAX - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct tnode *))
 282
 283 static void __node_free_rcu(struct rcu_head *head)
 284 {
 285         struct tnode *n = container_of(head, struct tnode, rcu);
 286
 287         if (IS_LEAF(n))
 288                 kmem_cache_free(trie_leaf_kmem, n);
 289         else if (n->bits <= TNODE_KMALLOC_MAX)
 290                 kfree(n);
 291         else
 292                 vfree(n);
 293 }
 294
 295 #define node_free(n) call_rcu(&n->rcu, __node_free_rcu)
 296
 297 static struct tnode *tnode_alloc(int bits)
 298 {
 299         size_t size;
 300
 301         /* verify bits is within bounds */
 302         if (bits > TNODE_VMALLOC_MAX)
 303                 return NULL;
 304
 305         /* determine size and verify it is non-zero and didn't overflow */
 306         size = TNODE_SIZE(1ul << bits);
 307
 308         if (size <= PAGE_SIZE)
 309                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
 310         else
 311                 return vzalloc(size);
 312 }
 313
 314 static inline void empty_child_inc(struct tnode *n)
 315 {
 316         ++n->empty_children ? : ++n->full_children;
 317 }
 318
 319 static inline void empty_child_dec(struct tnode *n)
 320 {
 321         n->empty_children-- ? : n->full_children--;
 322 }
 323
 324 static struct tnode *leaf_new(t_key key, struct fib_alias *fa)
 325 {
 326         struct tnode *l = kmem_cache_alloc(trie_leaf_kmem, GFP_KERNEL);
 327         if (l) {
 328                 l->parent = NULL;
 329                 /* set key and pos to reflect full key value
 330                  * any trailing zeros in the key should be ignored
 331                  * as the nodes are searched
 332                  */
 333                 l->key = key;
 334                 l->slen = fa->fa_slen;
 335                 l->pos = 0;
 336                 /* set bits to 0 indicating we are not a tnode */
 337                 l->bits = 0;
 338
 339                 /* link leaf to fib alias */
 340                 INIT_HLIST_HEAD(&l->leaf);
 341                 hlist_add_head(&fa->fa_list, &l->leaf);
 342         }
 343         return l;
 344 }
 345
 346 static struct tnode *tnode_new(t_key key, int pos, int bits)
 347 {
 348         struct tnode *tn = tnode_alloc(bits);
 349         unsigned int shift = pos + bits;
 350
 351         /* verify bits and pos their msb bits clear and values are valid */
 352         BUG_ON(!bits || (shift > KEYLENGTH));
 353
 354         if (tn) {
 355                 tn->parent = NULL;
 356                 tn->slen = pos;
 357                 tn->pos = pos;
 358                 tn->bits = bits;
 359                 tn->key = (shift < KEYLENGTH) ? (key >> shift) << shift : 0;
 360                 if (bits == KEYLENGTH)
 361                         tn->full_children = 1;
 362                 else
 363                         tn->empty_children = 1ul << bits;
 364         }
 365
 366         pr_debug("AT %p s=%zu %zu\n", tn, TNODE_SIZE(0),
 367                  sizeof(struct tnode *) << bits);
 368         return tn;
 369 }
 370
 371 /* Check whether a tnode 'n' is "full", i.e. it is an internal node
 372  * and no bits are skipped. See discussion in dyntree paper p. 6
 373  */
 374 static inline int tnode_full(const struct tnode *tn, const struct tnode *n)
 375 {
 376         return n && ((n->pos + n->bits) == tn->pos) && IS_TNODE(n);
 377 }
 378
 379 /* Add a child at position i overwriting the old value.
 380  * Update the value of full_children and empty_children.
 381  */
 382 static void put_child(struct tnode *tn, unsigned long i, struct tnode *n)
 383 {
 384         struct tnode *chi = tnode_get_child(tn, i);
 385         int isfull, wasfull;
 386
 387         BUG_ON(i >= tnode_child_length(tn));
 388
 389         /* update emptyChildren, overflow into fullChildren */
 390         if (n == NULL && chi != NULL)
 391                 empty_child_inc(tn);
 392         if (n != NULL && chi == NULL)
 393                 empty_child_dec(tn);
 394
 395         /* update fullChildren */
 396         wasfull = tnode_full(tn, chi);
 397         isfull = tnode_full(tn, n);
 398
 399         if (wasfull && !isfull)
 400                 tn->full_children--;
 401         else if (!wasfull && isfull)
 402                 tn->full_children++;
 403
 404         if (n && (tn->slen < n->slen))
 405                 tn->slen = n->slen;
 406
 407         rcu_assign_pointer(tn->tnode[i], n);
 408 }
 409
 410 static void update_children(struct tnode *tn)
 411 {
 412         unsigned long i;
 413
 414         /* update all of the child parent pointers */
 415         for (i = tnode_child_length(tn); i;) {
 416                 struct tnode *inode = tnode_get_child(tn, --i);
 417
 418                 if (!inode)
 419                         continue;
 420
 421                 /* Either update the children of a tnode that
 422                  * already belongs to us or update the child
 423                  * to point to ourselves.
 424                  */
 425                 if (node_parent(inode) == tn)
 426                         update_children(inode);
 427                 else
 428                         node_set_parent(inode, tn);
 429         }
 430 }
 431
 432 static inline void put_child_root(struct tnode *tp, struct trie *t,
 433                                   t_key key, struct tnode *n)
 434 {
 435         if (tp)
 436                 put_child(tp, get_index(key, tp), n);
 437         else
 438                 rcu_assign_pointer(t->trie, n);
 439 }
 440
 441 static inline void tnode_free_init(struct tnode *tn)
 442 {
 443         tn->rcu.next = NULL;
 444 }
 445
 446 static inline void tnode_free_append(struct tnode *tn, struct tnode *n)
 447 {
 448         n->rcu.next = tn->rcu.next;
 449         tn->rcu.next = &n->rcu;
 450 }
 451
 452 static void tnode_free(struct tnode *tn)
 453 {
 454         struct callback_head *head = &tn->rcu;
 455
 456         while (head) {
 457                 head = head->next;
 458                 tnode_free_size += TNODE_SIZE(1ul << tn->bits);
 459                 node_free(tn);
 460
 461                 tn = container_of(head, struct tnode, rcu);
 462         }
 463
 464         if (tnode_free_size >= PAGE_SIZE * sync_pages) {
 465                 tnode_free_size = 0;
 466                 synchronize_rcu();
 467         }
 468 }
 469
 470 static void replace(struct trie *t, struct tnode *oldtnode, struct tnode *tn)
 471 {
 472         struct tnode *tp = node_parent(oldtnode);
 473         unsigned long i;
 474
 475         /* setup the parent pointer out of and back into this node */
 476         NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
 477         put_child_root(tp, t, tn->key, tn);
 478
 479         /* update all of the child parent pointers */
 480         update_children(tn);
 481
 482         /* all pointers should be clean so we are done */
 483         tnode_free(oldtnode);
 484
 485         /* resize children now that oldtnode is freed */
 486         for (i = tnode_child_length(tn); i;) {
 487                 struct tnode *inode = tnode_get_child(tn, --i);
 488
 489                 /* resize child node */
 490                 if (tnode_full(tn, inode))
 491                         resize(t, inode);
 492         }
 493 }
 494
 495 static int inflate(struct trie *t, struct tnode *oldtnode)
 496 {
 497         struct tnode *tn;
 498         unsigned long i;
 499         t_key m;
 500
 501         pr_debug("In inflate\n");
 502
 503         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos - 1, oldtnode->bits + 1);
 504         if (!tn)
 505                 return -ENOMEM;
 506
 507         /* prepare oldtnode to be freed */
 508         tnode_free_init(oldtnode);
 509
 510         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
 511          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
 512          * point to existing tnodes and the links between our allocated
 513          * nodes.
 514          */
 515         for (i = tnode_child_length(oldtnode), m = 1u << tn->pos; i;) {
 516                 struct tnode *inode = tnode_get_child(oldtnode, --i);
 517                 struct tnode *node0, *node1;
 518                 unsigned long j, k;
 519
 520                 /* An empty child */
 521                 if (inode == NULL)
 522                         continue;
 523
 524                 /* A leaf or an internal node with skipped bits */
 525                 if (!tnode_full(oldtnode, inode)) {
 526                         put_child(tn, get_index(inode->key, tn), inode);
 527                         continue;
 528                 }
 529
 530                 /* drop the node in the old tnode free list */
 531                 tnode_free_append(oldtnode, inode);
 532
 533                 /* An internal node with two children */
 534                 if (inode->bits == 1) {
 535                         put_child(tn, 2 * i + 1, tnode_get_child(inode, 1));
 536                         put_child(tn, 2 * i, tnode_get_child(inode, 0));
 537                         continue;
 538                 }
 539
 540                 /* We will replace this node 'inode' with two new
 541                  * ones, 'node0' and 'node1', each with half of the
 542                  * original children. The two new nodes will have
 543                  * a position one bit further down the key and this
 544                  * means that the "significant" part of their keys
 545                  * (see the discussion near the top of this file)
 546                  * will differ by one bit, which will be "0" in
 547                  * node0's key and "1" in node1's key. Since we are
 548                  * moving the key position by one step, the bit that
 549                  * we are moving away from - the bit at position
 550                  * (tn->pos) - is the one that will differ between
 551                  * node0 and node1. So... we synthesize that bit in the
 552                  * two new keys.
 553                  */
 554                 node1 = tnode_new(inode->key | m, inode->pos, inode->bits - 1);
 555                 if (!node1)
 556                         goto nomem;
 557                 node0 = tnode_new(inode->key, inode->pos, inode->bits - 1);
 558
 559                 tnode_free_append(tn, node1);
 560                 if (!node0)
 561                         goto nomem;
 562                 tnode_free_append(tn, node0);
 563
 564                 /* populate child pointers in new nodes */
 565                 for (k = tnode_child_length(inode), j = k / 2; j;) {
 566                         put_child(node1, --j, tnode_get_child(inode, --k));
 567                         put_child(node0, j, tnode_get_child(inode, j));
 568                         put_child(node1, --j, tnode_get_child(inode, --k));
 569                         put_child(node0, j, tnode_get_child(inode, j));
 570                 }
 571
 572                 /* link new nodes to parent */
 573                 NODE_INIT_PARENT(node1, tn);
 574                 NODE_INIT_PARENT(node0, tn);
 575
 576                 /* link parent to nodes */
 577                 put_child(tn, 2 * i + 1, node1);
 578                 put_child(tn, 2 * i, node0);
 579         }
 580
 581         /* setup the parent pointers into and out of this node */
 582         replace(t, oldtnode, tn);
 583
 584         return 0;
 585 nomem:
 586         /* all pointers should be clean so we are done */
 587         tnode_free(tn);
 588         return -ENOMEM;
 589 }
 590
 591 static int halve(struct trie *t, struct tnode *oldtnode)
 592 {
 593         struct tnode *tn;
 594         unsigned long i;
 595
 596         pr_debug("In halve\n");
 597
 598         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos + 1, oldtnode->bits - 1);
 599         if (!tn)
 600                 return -ENOMEM;
 601
 602         /* prepare oldtnode to be freed */
 603         tnode_free_init(oldtnode);
 604
 605         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
 606          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
 607          * point to existing tnodes and the links between our allocated
 608          * nodes.
 609          */
 610         for (i = tnode_child_length(oldtnode); i;) {
 611                 struct tnode *node1 = tnode_get_child(oldtnode, --i);
 612                 struct tnode *node0 = tnode_get_child(oldtnode, --i);
 613                 struct tnode *inode;
 614
 615                 /* At least one of the children is empty */
 616                 if (!node1 || !node0) {
 617                         put_child(tn, i / 2, node1 ? : node0);
 618                         continue;
 619                 }
 620
 621                 /* Two nonempty children */
 622                 inode = tnode_new(node0->key, oldtnode->pos, 1);
 623                 if (!inode) {
 624                         tnode_free(tn);
 625                         return -ENOMEM;
 626                 }
 627                 tnode_free_append(tn, inode);
 628
 629                 /* initialize pointers out of node */
 630                 put_child(inode, 1, node1);
 631                 put_child(inode, 0, node0);
 632                 NODE_INIT_PARENT(inode, tn);
 633
 634                 /* link parent to node */
 635                 put_child(tn, i / 2, inode);
 636         }
 637
 638         /* setup the parent pointers into and out of this node */
 639         replace(t, oldtnode, tn);
 640
 641         return 0;
 642 }
 643
 644 static void collapse(struct trie *t, struct tnode *oldtnode)
 645 {
 646         struct tnode *n, *tp;
 647         unsigned long i;
 648
 649         /* scan the tnode looking for that one child that might still exist */
 650         for (n = NULL, i = tnode_child_length(oldtnode); !n && i;)
 651                 n = tnode_get_child(oldtnode, --i);
 652
 653         /* compress one level */
 654         tp = node_parent(oldtnode);
 655         put_child_root(tp, t, oldtnode->key, n);
 656         node_set_parent(n, tp);
 657
 658         /* drop dead node */
 659         node_free(oldtnode);
 660 }
 661
 662 static unsigned char update_suffix(struct tnode *tn)
 663 {
 664         unsigned char slen = tn->pos;
 665         unsigned long stride, i;
 666
 667         /* search though the list of children looking for nodes that might
 668          * have a suffix greater than the one we currently have.  This is
 669          * why we start with a stride of 2 since a stride of 1 would
 670          * represent the nodes with suffix length equal to tn->pos
 671          */
 672         for (i = 0, stride = 0x2ul ; i < tnode_child_length(tn); i += stride) {
 673                 struct tnode *n = tnode_get_child(tn, i);
 674
 675                 if (!n || (n->slen <= slen))
 676                         continue;
 677
 678                 /* update stride and slen based on new value */
 679                 stride <<= (n->slen - slen);
 680                 slen = n->slen;
 681                 i &= ~(stride - 1);
 682
 683                 /* if slen covers all but the last bit we can stop here
 684                  * there will be nothing longer than that since only node
 685                  * 0 and 1 << (bits - 1) could have that as their suffix
 686                  * length.
 687                  */
 688                 if ((slen + 1) >= (tn->pos + tn->bits))
 689                         break;
 690         }
 691
 692         tn->slen = slen;
 693
 694         return slen;
 695 }
 696
 697 /* From "Implementing a dynamic compressed trie" by Stefan Nilsson of
 698  * the Helsinki University of Technology and Matti Tikkanen of Nokia
 699  * Telecommunications, page 6:
 700  * "A node is doubled if the ratio of non-empty children to all
 701  * children in the *doubled* node is at least 'high'."
 702  *
 703  * 'high' in this instance is the variable 'inflate_threshold'. It
 704  * is expressed as a percentage, so we multiply it with
 705  * tnode_child_length() and instead of multiplying by 2 (since the
 706  * child array will be doubled by inflate()) and multiplying
 707  * the left-hand side by 100 (to handle the percentage thing) we
 708  * multiply the left-hand side by 50.
 709  *
 710  * The left-hand side may look a bit weird: tnode_child_length(tn)
 711  * - tn->empty_children is of course the number of non-null children
 712  * in the current node. tn->full_children is the number of "full"
 713  * children, that is non-null tnodes with a skip value of 0.
 714  * All of those will be doubled in the resulting inflated tnode, so
 715  * we just count them one extra time here.
 716  *
 717  * A clearer way to write this would be:
 718  *
 719  * to_be_doubled = tn->full_children;
 720  * not_to_be_doubled = tnode_child_length(tn) - tn->empty_children -
 721  *     tn->full_children;
 722  *
 723  * new_child_length = tnode_child_length(tn) * 2;
 724  *
 725  * new_fill_factor = 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) /
 726  *      new_child_length;
 727  * if (new_fill_factor >= inflate_threshold)
 728  *
 729  * ...and so on, tho it would mess up the while () loop.
 730  *
 731  * anyway,
 732  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) / new_child_length >=
 733  *      inflate_threshold
 734  *
 735  * avoid a division:
 736  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) >=
 737  *      inflate_threshold * new_child_length
 738  *
 739  * expand not_to_be_doubled and to_be_doubled, and shorten:
 740  * 100 * (tnode_child_length(tn) - tn->empty_children +
 741  *    tn->full_children) >= inflate_threshold * new_child_length
 742  *
 743  * expand new_child_length:
 744  * 100 * (tnode_child_length(tn) - tn->empty_children +
 745  *    tn->full_children) >=
 746  *      inflate_threshold * tnode_child_length(tn) * 2
 747  *
 748  * shorten again:
 749  * 50 * (tn->full_children + tnode_child_length(tn) -
 750  *    tn->empty_children) >= inflate_threshold *
 751  *    tnode_child_length(tn)
 752  *
 753  */
 754 static bool should_inflate(const struct tnode *tp, const struct tnode *tn)
 755 {
 756         unsigned long used = tnode_child_length(tn);
 757         unsigned long threshold = used;
 758
 759         /* Keep root node larger */
 760         threshold *= tp ? inflate_threshold : inflate_threshold_root;
 761         used -= tn->empty_children;
 762         used += tn->full_children;
 763
 764         /* if bits == KEYLENGTH then pos = 0, and will fail below */
 765
 766         return (used > 1) && tn->pos && ((50 * used) >= threshold);
 767 }
 768
 769 static bool should_halve(const struct tnode *tp, const struct tnode *tn)
 770 {
 771         unsigned long used = tnode_child_length(tn);
 772         unsigned long threshold = used;
 773
 774         /* Keep root node larger */
 775         threshold *= tp ? halve_threshold : halve_threshold_root;
 776         used -= tn->empty_children;
 777
 778         /* if bits == KEYLENGTH then used = 100% on wrap, and will fail below */
 779
 780         return (used > 1) && (tn->bits > 1) && ((100 * used) < threshold);
 781 }
 782
 783 static bool should_collapse(const struct tnode *tn)
 784 {
 785         unsigned long used = tnode_child_length(tn);
 786
 787         used -= tn->empty_children;
 788
 789         /* account for bits == KEYLENGTH case */
 790         if ((tn->bits == KEYLENGTH) && tn->full_children)
 791                 used -= KEY_MAX;
 792
 793         /* One child or none, time to drop us from the trie */
 794         return used < 2;
 795 }
 796
 797 #define MAX_WORK 10
 798 static void resize(struct trie *t, struct tnode *tn)
 799 {
 800         struct tnode *tp = node_parent(tn);
 801         struct tnode __rcu **cptr;
 802         int max_work = MAX_WORK;
 803
 804         pr_debug("In tnode_resize %p inflate_threshold=%d threshold=%d\n",
 805                  tn, inflate_threshold, halve_threshold);
 806
 807         /* track the tnode via the pointer from the parent instead of
 808          * doing it ourselves.  This way we can let RCU fully do its
 809          * thing without us interfering
 810          */
 811         cptr = tp ? &tp->tnode[get_index(tn->key, tp)] : &t->trie;
 812         BUG_ON(tn != rtnl_dereference(*cptr));
 813
 814         /* Double as long as the resulting node has a number of
 815          * nonempty nodes that are above the threshold.
 816          */
 817         while (should_inflate(tp, tn) && max_work) {
 818                 if (inflate(t, tn)) {
 819 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 820                         this_cpu_inc(t->stats->resize_node_skipped);
 821 #endif
 822                         break;
 823                 }
 824
 825                 max_work--;
 826                 tn = rtnl_dereference(*cptr);
 827         }
 828
 829         /* Return if at least one inflate is run */
 830         if (max_work != MAX_WORK)
 831                 return;
 832
 833         /* Halve as long as the number of empty children in this
 834          * node is above threshold.
 835          */
 836         while (should_halve(tp, tn) && max_work) {
 837                 if (halve(t, tn)) {
 838 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
 839                         this_cpu_inc(t->stats->resize_node_skipped);
 840 #endif
 841                         break;
 842                 }
 843
 844                 max_work--;
 845                 tn = rtnl_dereference(*cptr);
 846         }
 847
 848         /* Only one child remains */
 849         if (should_collapse(tn)) {
 850                 collapse(t, tn);
 851                 return;
 852         }
 853
 854         /* Return if at least one deflate was run */
 855         if (max_work != MAX_WORK)
 856                 return;
 857
 858         /* push the suffix length to the parent node */
 859         if (tn->slen > tn->pos) {
 860                 unsigned char slen = update_suffix(tn);
 861
 862                 if (tp && (slen > tp->slen))
 863                         tp->slen = slen;
 864         }
 865 }
 866
 867 static void leaf_pull_suffix(struct tnode *tp, struct tnode *l)
 868 {
 869         while (tp && (tp->slen > tp->pos) && (tp->slen > l->slen)) {
 870                 if (update_suffix(tp) > l->slen)
 871                         break;
 872                 tp = node_parent(tp);
 873         }
 874 }
 875
 876 static void leaf_push_suffix(struct tnode *tn, struct tnode *l)
 877 {
 878         /* if this is a new leaf then tn will be NULL and we can sort
 879          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
 880          */
 881         while (tn && (tn->slen < l->slen)) {
 882                 tn->slen = l->slen;
 883                 tn = node_parent(tn);
 884         }
 885 }
 886
 887 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
 888 static struct tnode *fib_find_node(struct trie *t, struct tnode **tn, u32 key)
 889 {
 890         struct tnode *pn = NULL, *n = rcu_dereference_rtnl(t->trie);
 891
 892         while (n) {
 893                 unsigned long index = get_index(key, n);
 894
 895                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
 896                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
 897                  * prefix plus zeros for the bits in the cindex. The index
 898                  * is the difference between the key and this value.  From
 899                  * this we can actually derive several pieces of data.
 900                  *   if (index >= (1ul << bits))
 901                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
 902                  *   else
 903                  *     we know the value is cindex
 904                  *
 905                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
 906                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
 907                  * long is greater than 32 bits.
 908                  */
 909                 if (index >= (1ul << n->bits)) {
 910                         n = NULL;
 911                         break;
 912                 }
 913
 914                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
 915                 if (IS_LEAF(n))
 916                         break;
 917
 918                 pn = n;
 919                 n = tnode_get_child_rcu(n, index);
 920         }
 921
 922         *tn = pn;
 923
 924         return n;
 925 }
 926
 927 /* Return the first fib alias matching TOS with
 928  * priority less than or equal to PRIO.
 929  */
 930 static struct fib_alias *fib_find_alias(struct hlist_head *fah, u8 slen,
 931                                         u8 tos, u32 prio)
 932 {
 933         struct fib_alias *fa;
 934
 935         if (!fah)
 936                 return NULL;
 937
 938         hlist_for_each_entry(fa, fah, fa_list) {
 939                 if (fa->fa_slen < slen)
 940                         continue;
 941                 if (fa->fa_slen != slen)
 942                         break;
 943                 if (fa->fa_tos > tos)
 944                         continue;
 945                 if (fa->fa_info->fib_priority >= prio || fa->fa_tos < tos)
 946                         return fa;
 947         }
 948
 949         return NULL;
 950 }
 951
 952 static void trie_rebalance(struct trie *t, struct tnode *tn)
 953 {
 954         struct tnode *tp;
 955
 956         while (tn) {
 957                 tp = node_parent(tn);
 958                 resize(t, tn);
 959                 tn = tp;
 960         }
 961 }
 962
 963 /* only used from updater-side */
 964 static int fib_insert_node(struct trie *t, struct tnode *tp,
 965                            struct fib_alias *new, t_key key)
 966 {
 967         struct tnode *n, *l;
 968
 969         l = leaf_new(key, new);
 970         if (!l)
 971                 return -ENOMEM;
 972
 973         /* retrieve child from parent node */
 974         if (tp)
 975                 n = tnode_get_child(tp, get_index(key, tp));
 976         else
 977                 n = rcu_dereference_rtnl(t->trie);
 978
 979         /* Case 2: n is a LEAF or a TNODE and the key doesn't match.
 980          *
 981          *  Add a new tnode here
 982          *  first tnode need some special handling
 983          *  leaves us in position for handling as case 3
 984          */
 985         if (n) {
 986                 struct tnode *tn;
 987
 988                 tn = tnode_new(key, __fls(key ^ n->key), 1);
 989                 if (!tn) {
 990                         node_free(l);
 991                         return -ENOMEM;
 992                 }
 993
 994                 /* initialize routes out of node */
 995                 NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
 996                 put_child(tn, get_index(key, tn) ^ 1, n);
 997
 998                 /* start adding routes into the node */
 999                 put_child_root(tp, t, key, tn);
1000                 node_set_parent(n, tn);
1001
1002                 /* parent now has a NULL spot where the leaf can go */
1003                 tp = tn;
1004         }
1005
1006         /* Case 3: n is NULL, and will just insert a new leaf */
1007         NODE_INIT_PARENT(l, tp);
1008         put_child_root(tp, t, key, l);
1009         trie_rebalance(t, tp);
1010
1011         return 0;
1012 }
1013
1014 static int fib_insert_alias(struct trie *t, struct tnode *tp,
1015                             struct tnode *l, struct fib_alias *new,
1016                             struct fib_alias *fa, t_key key)
1017 {
1018         if (!l)
1019                 return fib_insert_node(t, tp, new, key);
1020
1021         if (fa) {
1022                 hlist_add_before_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1023         } else {
1024                 struct fib_alias *last;
1025
1026                 hlist_for_each_entry(last, &l->leaf, fa_list) {
1027                         if (new->fa_slen < last->fa_slen)
1028                                 break;
1029                         fa = last;
1030                 }
1031
1032                 if (fa)
1033                         hlist_add_behind_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1034                 else
1035                         hlist_add_head_rcu(&new->fa_list, &l->leaf);
1036         }
1037
1038         /* if we added to the tail node then we need to update slen */
1039         if (l->slen < new->fa_slen) {
1040                 l->slen = new->fa_slen;
1041                 leaf_push_suffix(tp, l);
1042         }
1043
1044         return 0;
1045 }
1046
1047 /* Caller must hold RTNL. */
1048 int fib_table_insert(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1049 {
1050         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1051         struct fib_alias *fa, *new_fa;
1052         struct tnode *l, *tp;
1053         struct fib_info *fi;
1054         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1055         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1056         u8 tos = cfg->fc_tos;
1057         u32 key;
1058         int err;
1059
1060         if (plen > KEYLENGTH)
1061                 return -EINVAL;
1062
1063         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1064
1065         pr_debug("Insert table=%u %08x/%d\n", tb->tb_id, key, plen);
1066
1067         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1068                 return -EINVAL;
1069
1070         fi = fib_create_info(cfg);
1071         if (IS_ERR(fi)) {
1072                 err = PTR_ERR(fi);
1073                 goto err;
1074         }
1075
1076         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1077         fa = l ? fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, fi->fib_priority) : NULL;
1078
1079         /* Now fa, if non-NULL, points to the first fib alias
1080          * with the same keys [prefix,tos,priority], if such key already
1081          * exists or to the node before which we will insert new one.
1082          *
1083          * If fa is NULL, we will need to allocate a new one and
1084          * insert to the tail of the section matching the suffix length
1085          * of the new alias.
1086          */
1087
1088         if (fa && fa->fa_tos == tos &&
1089             fa->fa_info->fib_priority == fi->fib_priority) {
1090                 struct fib_alias *fa_first, *fa_match;
1091
1092                 err = -EEXIST;
1093                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_EXCL)
1094                         goto out;
1095
1096                 /* We have 2 goals:
1097                  * 1. Find exact match for type, scope, fib_info to avoid
1098                  * duplicate routes
1099                  * 2. Find next 'fa' (or head), NLM_F_APPEND inserts before it
1100                  */
1101                 fa_match = NULL;
1102                 fa_first = fa;
1103                 hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1104                         if ((fa->fa_slen != slen) || (fa->fa_tos != tos))
1105                                 break;
1106                         if (fa->fa_info->fib_priority != fi->fib_priority)
1107                                 break;
1108                         if (fa->fa_type == cfg->fc_type &&
1109                             fa->fa_info == fi) {
1110                                 fa_match = fa;
1111                                 break;
1112                         }
1113                 }
1114
1115                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_REPLACE) {
1116                         struct fib_info *fi_drop;
1117                         u8 state;
1118
1119                         fa = fa_first;
1120                         if (fa_match) {
1121                                 if (fa == fa_match)
1122                                         err = 0;
1123                                 goto out;
1124                         }
1125                         err = -ENOBUFS;
1126                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1127                         if (new_fa == NULL)
1128                                 goto out;
1129
1130                         fi_drop = fa->fa_info;
1131                         new_fa->fa_tos = fa->fa_tos;
1132                         new_fa->fa_info = fi;
1133                         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1134                         state = fa->fa_state;
1135                         new_fa->fa_state = state & ~FA_S_ACCESSED;
1136                         new_fa->fa_slen = fa->fa_slen;
1137
1138                         hlist_replace_rcu(&fa->fa_list, &new_fa->fa_list);
1139                         alias_free_mem_rcu(fa);
1140
1141                         fib_release_info(fi_drop);
1142                         if (state & FA_S_ACCESSED)
1143                                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1144                         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen,
1145                                 tb->tb_id, &cfg->fc_nlinfo, NLM_F_REPLACE);
1146
1147                         goto succeeded;
1148                 }
1149                 /* Error if we find a perfect match which
1150                  * uses the same scope, type, and nexthop
1151                  * information.
1152                  */
1153                 if (fa_match)
1154                         goto out;
1155
1156                 if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_APPEND))
1157                         fa = fa_first;
1158         }
1159         err = -ENOENT;
1160         if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_CREATE))
1161                 goto out;
1162
1163         err = -ENOBUFS;
1164         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1165         if (new_fa == NULL)
1166                 goto out;
1167
1168         new_fa->fa_info = fi;
1169         new_fa->fa_tos = tos;
1170         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1171         new_fa->fa_state = 0;
1172         new_fa->fa_slen = slen;
1173
1174         /* Insert new entry to the list. */
1175         err = fib_insert_alias(t, tp, l, new_fa, fa, key);
1176         if (err)
1177                 goto out_free_new_fa;
1178
1179         if (!plen)
1180                 tb->tb_num_default++;
1181
1182         rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1183         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen, tb->tb_id,
1184                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1185 succeeded:
1186         return 0;
1187
1188 out_free_new_fa:
1189         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1190 out:
1191         fib_release_info(fi);
1192 err:
1193         return err;
1194 }
1195
1196 static inline t_key prefix_mismatch(t_key key, struct tnode *n)
1197 {
1198         t_key prefix = n->key;
1199
1200         return (key ^ prefix) & (prefix | -prefix);
1201 }
1202
1203 /* should be called with rcu_read_lock */
1204 int fib_table_lookup(struct fib_table *tb, const struct flowi4 *flp,
1205                      struct fib_result *res, int fib_flags)
1206 {
1207         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1208 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1209         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
1210 #endif
1211         const t_key key = ntohl(flp->daddr);
1212         struct tnode *n, *pn;
1213         struct fib_alias *fa;
1214         unsigned long index;
1215         t_key cindex;
1216
1217         n = rcu_dereference(t->trie);
1218         if (!n)
1219                 return -EAGAIN;
1220
1221 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1222         this_cpu_inc(stats->gets);
1223 #endif
1224
1225         pn = n;
1226         cindex = 0;
1227
1228         /* Step 1: Travel to the longest prefix match in the trie */
1229         for (;;) {
1230                 index = get_index(key, n);
1231
1232                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
1233                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
1234                  * prefix plus zeros for the "bits" in the prefix. The index
1235                  * is the difference between the key and this value.  From
1236                  * this we can actually derive several pieces of data.
1237                  *   if (index >= (1ul << bits))
1238                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
1239                  *   else
1240                  *     we know the value is cindex
1241                  *
1242                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
1243                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
1244                  * long is greater than 32 bits.
1245                  */
1246                 if (index >= (1ul << n->bits))
1247                         break;
1248
1249                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
1250                 if (IS_LEAF(n))
1251                         goto found;
1252
1253                 /* only record pn and cindex if we are going to be chopping
1254                  * bits later.  Otherwise we are just wasting cycles.
1255                  */
1256                 if (n->slen > n->pos) {
1257                         pn = n;
1258                         cindex = index;
1259                 }
1260
1261                 n = tnode_get_child_rcu(n, index);
1262                 if (unlikely(!n))
1263                         goto backtrace;
1264         }
1265
1266         /* Step 2: Sort out leaves and begin backtracing for longest prefix */
1267         for (;;) {
1268                 /* record the pointer where our next node pointer is stored */
1269                 struct tnode __rcu **cptr = n->tnode;
1270
1271                 /* This test verifies that none of the bits that differ
1272                  * between the key and the prefix exist in the region of
1273                  * the lsb and higher in the prefix.
1274                  */
1275                 if (unlikely(prefix_mismatch(key, n)) || (n->slen == n->pos))
1276                         goto backtrace;
1277
1278                 /* exit out and process leaf */
1279                 if (unlikely(IS_LEAF(n)))
1280                         break;
1281
1282                 /* Don't bother recording parent info.  Since we are in
1283                  * prefix match mode we will have to come back to wherever
1284                  * we started this traversal anyway
1285                  */
1286
1287                 while ((n = rcu_dereference(*cptr)) == NULL) {
1288 backtrace:
1289 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1290                         if (!n)
1291                                 this_cpu_inc(stats->null_node_hit);
1292 #endif
1293                         /* If we are at cindex 0 there are no more bits for
1294                          * us to strip at this level so we must ascend back
1295                          * up one level to see if there are any more bits to
1296                          * be stripped there.
1297                          */
1298                         while (!cindex) {
1299                                 t_key pkey = pn->key;
1300
1301                                 pn = node_parent_rcu(pn);
1302                                 if (unlikely(!pn))
1303                                         return -EAGAIN;
1304 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1305                                 this_cpu_inc(stats->backtrack);
1306 #endif
1307                                 /* Get Child's index */
1308                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1309                         }
1310
1311                         /* strip the least significant bit from the cindex */
1312                         cindex &= cindex - 1;
1313
1314                         /* grab pointer for next child node */
1315                         cptr = &pn->tnode[cindex];
1316                 }
1317         }
1318
1319 found:
1320         /* this line carries forward the xor from earlier in the function */
1321         index = key ^ n->key;
1322
1323         /* Step 3: Process the leaf, if that fails fall back to backtracing */
1324         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
1325                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1326                 int nhsel, err;
1327
1328                 if ((index >= (1ul << fa->fa_slen)) &&
1329                     ((BITS_PER_LONG > KEYLENGTH) || (fa->fa_slen != KEYLENGTH)))
1330                         continue;
1331                 if (fa->fa_tos && fa->fa_tos != flp->flowi4_tos)
1332                         continue;
1333                 if (fi->fib_dead)
1334                         continue;
1335                 if (fa->fa_info->fib_scope < flp->flowi4_scope)
1336                         continue;
1337                 fib_alias_accessed(fa);
1338                 err = fib_props[fa->fa_type].error;
1339                 if (unlikely(err < 0)) {
1340 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1341                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1342 #endif
1343                         return err;
1344                 }
1345                 if (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)
1346                         continue;
1347                 for (nhsel = 0; nhsel < fi->fib_nhs; nhsel++) {
1348                         const struct fib_nh *nh = &fi->fib_nh[nhsel];
1349
1350                         if (nh->nh_flags & RTNH_F_DEAD)
1351                                 continue;
1352                         if (flp->flowi4_oif && flp->flowi4_oif != nh->nh_oif)
1353                                 continue;
1354
1355                         if (!(fib_flags & FIB_LOOKUP_NOREF))
1356                                 atomic_inc(&fi->fib_clntref);
1357
1358                         res->prefixlen = KEYLENGTH - fa->fa_slen;
1359                         res->nh_sel = nhsel;
1360                         res->type = fa->fa_type;
1361                         res->scope = fi->fib_scope;
1362                         res->fi = fi;
1363                         res->table = tb;
1364                         res->fa_head = &n->leaf;
1365 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1366                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1367 #endif
1368                         return err;
1369                 }
1370         }
1371 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1372         this_cpu_inc(stats->semantic_match_miss);
1373 #endif
1374         goto backtrace;
1375 }
1376 EXPORT_SYMBOL_GPL(fib_table_lookup);
1377
1378 static void fib_remove_alias(struct trie *t, struct tnode *tp,
1379                              struct tnode *l, struct fib_alias *old)
1380 {
1381         /* record the location of the previous list_info entry */
1382         struct hlist_node **pprev = old->fa_list.pprev;
1383         struct fib_alias *fa = hlist_entry(pprev, typeof(*fa), fa_list.next);
1384
1385         /* remove the fib_alias from the list */
1386         hlist_del_rcu(&old->fa_list);
1387
1388         /* if we emptied the list this leaf will be freed and we can sort
1389          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
1390          */
1391         if (hlist_empty(&l->leaf)) {
1392                 put_child_root(tp, t, l->key, NULL);
1393                 node_free(l);
1394                 trie_rebalance(t, tp);
1395                 return;
1396         }
1397
1398         /* only access fa if it is pointing at the last valid hlist_node */
1399         if (*pprev)
1400                 return;
1401
1402         /* update the trie with the latest suffix length */
1403         l->slen = fa->fa_slen;
1404         leaf_pull_suffix(tp, l);
1405 }
1406
1407 /* Caller must hold RTNL. */
1408 int fib_table_delete(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1409 {
1410         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1411         struct fib_alias *fa, *fa_to_delete;
1412         struct tnode *l, *tp;
1413         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1414         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1415         u8 tos = cfg->fc_tos;
1416         u32 key;
1417
1418         if (plen > KEYLENGTH)
1419                 return -EINVAL;
1420
1421         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1422
1423         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1424                 return -EINVAL;
1425
1426         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1427         if (!l)
1428                 return -ESRCH;
1429
1430         fa = fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, 0);
1431         if (!fa)
1432                 return -ESRCH;
1433
1434         pr_debug("Deleting %08x/%d tos=%d t=%p\n", key, plen, tos, t);
1435
1436         fa_to_delete = NULL;
1437         hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1438                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1439
1440                 if ((fa->fa_slen != slen) || (fa->fa_tos != tos))
1441                         break;
1442
1443                 if ((!cfg->fc_type || fa->fa_type == cfg->fc_type) &&
1444                     (cfg->fc_scope == RT_SCOPE_NOWHERE ||
1445                      fa->fa_info->fib_scope == cfg->fc_scope) &&
1446                     (!cfg->fc_prefsrc ||
1447                      fi->fib_prefsrc == cfg->fc_prefsrc) &&
1448                     (!cfg->fc_protocol ||
1449                      fi->fib_protocol == cfg->fc_protocol) &&
1450                     fib_nh_match(cfg, fi) == 0) {
1451                         fa_to_delete = fa;
1452                         break;
1453                 }
1454         }
1455
1456         if (!fa_to_delete)
1457                 return -ESRCH;
1458
1459         rtmsg_fib(RTM_DELROUTE, htonl(key), fa_to_delete, plen, tb->tb_id,
1460                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1461
1462         if (!plen)
1463                 tb->tb_num_default--;
1464
1465         fib_remove_alias(t, tp, l, fa_to_delete);
1466
1467         if (fa_to_delete->fa_state & FA_S_ACCESSED)
1468                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1469
1470         fib_release_info(fa_to_delete->fa_info);
1471         alias_free_mem_rcu(fa_to_delete);
1472         return 0;
1473 }
1474
1475 /* Scan for the next leaf starting at the provided key value */
1476 static struct tnode *leaf_walk_rcu(struct tnode **tn, t_key key)
1477 {
1478         struct tnode *pn, *n = *tn;
1479         unsigned long cindex;
1480
1481         /* record parent node for backtracing */
1482         pn = n;
1483         cindex = n ? get_index(key, n) : 0;
1484
1485         /* this loop is meant to try and find the key in the trie */
1486         while (n) {
1487                 unsigned long idx = get_index(key, n);
1488
1489                 /* guarantee forward progress on the keys */
1490                 if (IS_LEAF(n) && (n->key >= key))
1491                         goto found;
1492                 if (idx >= (1ul << n->bits))
1493                         break;
1494
1495                 /* record parent and next child index */
1496                 pn = n;
1497                 cindex = idx;
1498
1499                 /* descend into the next child */
1500                 n = tnode_get_child_rcu(pn, cindex++);
1501         }
1502
1503         /* this loop will search for the next leaf with a greater key */
1504         while (pn) {
1505                 /* if we exhausted the parent node we will need to climb */
1506                 if (cindex >= (1ul << pn->bits)) {
1507                         t_key pkey = pn->key;
1508
1509                         pn = node_parent_rcu(pn);
1510                         if (!pn)
1511                                 break;
1512
1513                         cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
1514                         continue;
1515                 }
1516
1517                 /* grab the next available node */
1518                 n = tnode_get_child_rcu(pn, cindex++);
1519                 if (!n)
1520                         continue;
1521
1522                 /* no need to compare keys since we bumped the index */
1523                 if (IS_LEAF(n))
1524                         goto found;
1525
1526                 /* Rescan start scanning in new node */
1527                 pn = n;
1528                 cindex = 0;
1529         }
1530
1531         *tn = pn;
1532         return NULL; /* Root of trie */
1533 found:
1534         /* if we are at the limit for keys just return NULL for the tnode */
1535         *tn = (n->key == KEY_MAX) ? NULL : pn;
1536         return n;
1537 }
1538
1539 /* Caller must hold RTNL */
1540 void fib_table_flush_external(struct fib_table *tb)
1541 {
1542         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1543         struct fib_alias *fa;
1544         struct tnode *n, *pn;
1545         unsigned long cindex;
1546         unsigned char slen;
1547         int found = 0;
1548
1549         n = rcu_dereference(t->trie);
1550         if (!n)
1551                 return;
1552
1553         pn = NULL;
1554         cindex = 0;
1555
1556         while (IS_TNODE(n)) {
1557                 /* record pn and cindex for leaf walking */
1558                 pn = n;
1559                 cindex = 1ul << n->bits;
1560 backtrace:
1561                 /* walk trie in reverse order */
1562                 do {
1563                         while (!(cindex--)) {
1564                                 t_key pkey = pn->key;
1565
1566                                 n = pn;
1567                                 pn = node_parent(n);
1568
1569                                 /* resize completed node */
1570                                 resize(t, n);
1571
1572                                 /* if we got the root we are done */
1573                                 if (!pn)
1574                                         return;
1575
1576                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1577                         }
1578
1579                         /* grab the next available node */
1580                         n = tnode_get_child(pn, cindex);
1581                 } while (!n);
1582         }
1583
1584         hlist_for_each_entry(fa, &n->leaf, fa_list) {
1585                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1586
1587                 if (fi && (fi->fib_flags & RTNH_F_EXTERNAL)) {
1588                         netdev_switch_fib_ipv4_del(n->key,
1589                                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1590                                                    fi, fa->fa_tos,
1591                                                    fa->fa_type, tb->tb_id);
1592                 }
1593         }
1594
1595         /* if trie is leaf only loop is completed */
1596         if (pn)
1597                 goto backtrace;
1598 }
1599
1600 /* Caller must hold RTNL. */
1601 int fib_table_flush(struct fib_table *tb)
1602 {
1603         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1604         struct hlist_node *tmp;
1605         struct fib_alias *fa;
1606         struct tnode *n, *pn;
1607         unsigned long cindex;
1608         unsigned char slen;
1609         int found = 0;
1610
1611         n = rcu_dereference(t->trie);
1612         if (!n)
1613                 goto flush_complete;
1614
1615         pn = NULL;
1616         cindex = 0;
1617
1618         while (IS_TNODE(n)) {
1619                 /* record pn and cindex for leaf walking */
1620                 pn = n;
1621                 cindex = 1ul << n->bits;
1622 backtrace:
1623                 /* walk trie in reverse order */
1624                 do {
1625                         while (!(cindex--)) {
1626                                 t_key pkey = pn->key;
1627
1628                                 n = pn;
1629                                 pn = node_parent(n);
1630
1631                                 /* resize completed node */
1632                                 resize(t, n);
1633
1634                                 /* if we got the root we are done */
1635                                 if (!pn)
1636                                         goto flush_complete;
1637
1638                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1639                         }
1640
1641                         /* grab the next available node */
1642                         n = tnode_get_child(pn, cindex);
1643                 } while (!n);
1644         }
1645
1646         /* track slen in case any prefixes survive */
1647         slen = 0;
1648
1649         hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1650                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1651
1652                 if (fi && (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)) {
1653                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1654                         fib_release_info(fa->fa_info);
1655                         alias_free_mem_rcu(fa);
1656                         found++;
1657
1658                         continue;
1659                 }
1660
1661                 slen = fa->fa_slen;
1662         }
1663
1664         /* update leaf slen */
1665         n->slen = slen;
1666
1667         if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1668                 put_child_root(pn, t, n->key, NULL);
1669                 node_free(n);
1670         } else {
1671                 leaf_pull_suffix(pn, n);
1672         }
1673
1674         /* if trie is leaf only loop is completed */
1675         if (pn)
1676                 goto backtrace;
1677 flush_complete:
1678         pr_debug("trie_flush found=%d\n", found);
1679         return found;
1680 }
1681
1682 static void __trie_free_rcu(struct rcu_head *head)
1683 {
1684         struct fib_table *tb = container_of(head, struct fib_table, rcu);
1685 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1686         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1687
1688         free_percpu(t->stats);
1689 #endif /* CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
1690         kfree(tb);
1691 }
1692
1693 void fib_free_table(struct fib_table *tb)
1694 {
1695         call_rcu(&tb->rcu, __trie_free_rcu);
1696 }
1697
1698 static int fn_trie_dump_leaf(struct tnode *l, struct fib_table *tb,
1699                              struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb)
1700 {
1701         __be32 xkey = htonl(l->key);
1702         struct fib_alias *fa;
1703         int i, s_i;
1704
1705         s_i = cb->args[4];
1706         i = 0;
1707
1708         /* rcu_read_lock is hold by caller */
1709         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1710                 if (i < s_i) {
1711                         i++;
1712                         continue;
1713                 }
1714
1715                 if (fib_dump_info(skb, NETLINK_CB(cb->skb).portid,
1716                                   cb->nlh->nlmsg_seq,
1717                                   RTM_NEWROUTE,
1718                                   tb->tb_id,
1719                                   fa->fa_type,
1720                                   xkey,
1721                                   KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1722                                   fa->fa_tos,
1723                                   fa->fa_info, NLM_F_MULTI) < 0) {
1724                         cb->args[4] = i;
1725                         return -1;
1726                 }
1727                 i++;
1728         }
1729
1730         cb->args[4] = i;
1731         return skb->len;
1732 }
1733
1734 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
1735 int fib_table_dump(struct fib_table *tb, struct sk_buff *skb,
1736                    struct netlink_callback *cb)
1737 {
1738         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1739         struct tnode *l, *tp;
1740         /* Dump starting at last key.
1741          * Note: 0.0.0.0/0 (ie default) is first key.
1742          */
1743         int count = cb->args[2];
1744         t_key key = cb->args[3];
1745
1746         tp = rcu_dereference_rtnl(t->trie);
1747
1748         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1749                 if (fn_trie_dump_leaf(l, tb, skb, cb) < 0) {
1750                         cb->args[3] = key;
1751                         cb->args[2] = count;
1752                         return -1;
1753                 }
1754
1755                 ++count;
1756                 key = l->key + 1;
1757
1758                 memset(&cb->args[4], 0,
1759                        sizeof(cb->args) - 4*sizeof(cb->args[0]));
1760
1761                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1762                 if (key < l->key)
1763                         break;
1764         }
1765
1766         cb->args[3] = key;
1767         cb->args[2] = count;
1768
1769         return skb->len;
1770 }
1771
1772 void __init fib_trie_init(void)
1773 {
1774         fn_alias_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_alias",
1775                                           sizeof(struct fib_alias),
1776                                           0, SLAB_PANIC, NULL);
1777
1778         trie_leaf_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_trie",
1779                                            LEAF_SIZE,
1780                                            0, SLAB_PANIC, NULL);
1781 }
1782
1783
1784 struct fib_table *fib_trie_table(u32 id)
1785 {
1786         struct fib_table *tb;
1787         struct trie *t;
1788
1789         tb = kmalloc(sizeof(struct fib_table) + sizeof(struct trie),
1790                      GFP_KERNEL);
1791         if (tb == NULL)
1792                 return NULL;
1793
1794         tb->tb_id = id;
1795         tb->tb_default = -1;
1796         tb->tb_num_default = 0;
1797
1798         t = (struct trie *) tb->tb_data;
1799         RCU_INIT_POINTER(t->trie, NULL);
1800 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1801         t->stats = alloc_percpu(struct trie_use_stats);
1802         if (!t->stats) {
1803                 kfree(tb);
1804                 tb = NULL;
1805         }
1806 #endif
1807
1808         return tb;
1809 }
1810
1811 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1812 /* Depth first Trie walk iterator */
1813 struct fib_trie_iter {
1814         struct seq_net_private p;
1815         struct fib_table *tb;
1816         struct tnode *tnode;
1817         unsigned int index;
1818         unsigned int depth;
1819 };
1820
1821 static struct tnode *fib_trie_get_next(struct fib_trie_iter *iter)
1822 {
1823         unsigned long cindex = iter->index;
1824         struct tnode *tn = iter->tnode;
1825         struct tnode *p;
1826
1827         /* A single entry routing table */
1828         if (!tn)
1829                 return NULL;
1830
1831         pr_debug("get_next iter={node=%p index=%d depth=%d}\n",
1832                  iter->tnode, iter->index, iter->depth);
1833 rescan:
1834         while (cindex < tnode_child_length(tn)) {
1835                 struct tnode *n = tnode_get_child_rcu(tn, cindex);
1836
1837                 if (n) {
1838                         if (IS_LEAF(n)) {
1839                                 iter->tnode = tn;
1840                                 iter->index = cindex + 1;
1841                         } else {
1842                                 /* push down one level */
1843                                 iter->tnode = n;
1844                                 iter->index = 0;
1845                                 ++iter->depth;
1846                         }
1847                         return n;
1848                 }
1849
1850                 ++cindex;
1851         }
1852
1853         /* Current node exhausted, pop back up */
1854         p = node_parent_rcu(tn);
1855         if (p) {
1856                 cindex = get_index(tn->key, p) + 1;
1857                 tn = p;
1858                 --iter->depth;
1859                 goto rescan;
1860         }
1861
1862         /* got root? */
1863         return NULL;
1864 }
1865
1866 static struct tnode *fib_trie_get_first(struct fib_trie_iter *iter,
1867                                        struct trie *t)
1868 {
1869         struct tnode *n;
1870
1871         if (!t)
1872                 return NULL;
1873
1874         n = rcu_dereference(t->trie);
1875         if (!n)
1876                 return NULL;
1877
1878         if (IS_TNODE(n)) {
1879                 iter->tnode = n;
1880                 iter->index = 0;
1881                 iter->depth = 1;
1882         } else {
1883                 iter->tnode = NULL;
1884                 iter->index = 0;
1885                 iter->depth = 0;
1886         }
1887
1888         return n;
1889 }
1890
1891 static void trie_collect_stats(struct trie *t, struct trie_stat *s)
1892 {
1893         struct tnode *n;
1894         struct fib_trie_iter iter;
1895
1896         memset(s, 0, sizeof(*s));
1897
1898         rcu_read_lock();
1899         for (n = fib_trie_get_first(&iter, t); n; n = fib_trie_get_next(&iter)) {
1900                 if (IS_LEAF(n)) {
1901                         struct fib_alias *fa;
1902
1903                         s->leaves++;
1904                         s->totdepth += iter.depth;
1905                         if (iter.depth > s->maxdepth)
1906                                 s->maxdepth = iter.depth;
1907
1908                         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list)
1909                                 ++s->prefixes;
1910                 } else {
1911                         s->tnodes++;
1912                         if (n->bits < MAX_STAT_DEPTH)
1913                                 s->nodesizes[n->bits]++;
1914                         s->nullpointers += n->empty_children;
1915                 }
1916         }
1917         rcu_read_unlock();
1918 }
1919
1920 /*
1921  *      This outputs /proc/net/fib_triestats
1922  */
1923 static void trie_show_stats(struct seq_file *seq, struct trie_stat *stat)
1924 {
1925         unsigned int i, max, pointers, bytes, avdepth;
1926
1927         if (stat->leaves)
1928                 avdepth = stat->totdepth*100 / stat->leaves;
1929         else
1930                 avdepth = 0;
1931
1932         seq_printf(seq, "\tAver depth:     %u.%02d\n",
1933                    avdepth / 100, avdepth % 100);
1934         seq_printf(seq, "\tMax depth:      %u\n", stat->maxdepth);
1935
1936         seq_printf(seq, "\tLeaves:         %u\n", stat->leaves);
1937         bytes = LEAF_SIZE * stat->leaves;
1938
1939         seq_printf(seq, "\tPrefixes:       %u\n", stat->prefixes);
1940         bytes += sizeof(struct fib_alias) * stat->prefixes;
1941
1942         seq_printf(seq, "\tInternal nodes: %u\n\t", stat->tnodes);
1943         bytes += TNODE_SIZE(0) * stat->tnodes;
1944
1945         max = MAX_STAT_DEPTH;
1946         while (max > 0 && stat->nodesizes[max-1] == 0)
1947                 max--;
1948
1949         pointers = 0;
1950         for (i = 1; i < max; i++)
1951                 if (stat->nodesizes[i] != 0) {
1952                         seq_printf(seq, "  %u: %u",  i, stat->nodesizes[i]);
1953                         pointers += (1<<i) * stat->nodesizes[i];
1954                 }
1955         seq_putc(seq, '\n');
1956         seq_printf(seq, "\tPointers: %u\n", pointers);
1957
1958         bytes += sizeof(struct tnode *) * pointers;
1959         seq_printf(seq, "Null ptrs: %u\n", stat->nullpointers);
1960         seq_printf(seq, "Total size: %u  kB\n", (bytes + 1023) / 1024);
1961 }
1962
1963 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1964 static void trie_show_usage(struct seq_file *seq,
1965                             const struct trie_use_stats __percpu *stats)
1966 {
1967         struct trie_use_stats s = { 0 };
1968         int cpu;
1969
1970         /* loop through all of the CPUs and gather up the stats */
1971         for_each_possible_cpu(cpu) {
1972                 const struct trie_use_stats *pcpu = per_cpu_ptr(stats, cpu);
1973
1974                 s.gets += pcpu->gets;
1975                 s.backtrack += pcpu->backtrack;
1976                 s.semantic_match_passed += pcpu->semantic_match_passed;
1977                 s.semantic_match_miss += pcpu->semantic_match_miss;
1978                 s.null_node_hit += pcpu->null_node_hit;
1979                 s.resize_node_skipped += pcpu->resize_node_skipped;
1980         }
1981
1982         seq_printf(seq, "\nCounters:\n---------\n");
1983         seq_printf(seq, "gets = %u\n", s.gets);
1984         seq_printf(seq, "backtracks = %u\n", s.backtrack);
1985         seq_printf(seq, "semantic match passed = %u\n",
1986                    s.semantic_match_passed);
1987         seq_printf(seq, "semantic match miss = %u\n", s.semantic_match_miss);
1988         seq_printf(seq, "null node hit= %u\n", s.null_node_hit);
1989         seq_printf(seq, "skipped node resize = %u\n\n", s.resize_node_skipped);
1990 }
1991 #endif /*  CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
1992
1993 static void fib_table_print(struct seq_file *seq, struct fib_table *tb)
1994 {
1995         if (tb->tb_id == RT_TABLE_LOCAL)
1996                 seq_puts(seq, "Local:\n");
1997         else if (tb->tb_id == RT_TABLE_MAIN)
1998                 seq_puts(seq, "Main:\n");
1999         else
2000                 seq_printf(seq, "Id %d:\n", tb->tb_id);
2001 }
2002
2003
2004 static int fib_triestat_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2005 {
2006         struct net *net = (struct net *)seq->private;
2007         unsigned int h;
2008
2009         seq_printf(seq,
2010                    "Basic info: size of leaf:"
2011                    " %Zd bytes, size of tnode: %Zd bytes.\n",
2012                    LEAF_SIZE, TNODE_SIZE(0));
2013
2014         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2015                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2016                 struct fib_table *tb;
2017
2018                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2019                         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
2020                         struct trie_stat stat;
2021
2022                         if (!t)
2023                                 continue;
2024
2025                         fib_table_print(seq, tb);
2026
2027                         trie_collect_stats(t, &stat);
2028                         trie_show_stats(seq, &stat);
2029 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2030                         trie_show_usage(seq, t->stats);
2031 #endif
2032                 }
2033         }
2034
2035         return 0;
2036 }
2037
2038 static int fib_triestat_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2039 {
2040         return single_open_net(inode, file, fib_triestat_seq_show);
2041 }
2042
2043 static const struct file_operations fib_triestat_fops = {
2044         .owner  = THIS_MODULE,
2045         .open   = fib_triestat_seq_open,
2046         .read   = seq_read,
2047         .llseek = seq_lseek,
2048         .release = single_release_net,
2049 };
2050
2051 static struct tnode *fib_trie_get_idx(struct seq_file *seq, loff_t pos)
2052 {
2053         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2054         struct net *net = seq_file_net(seq);
2055         loff_t idx = 0;
2056         unsigned int h;
2057
2058         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2059                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2060                 struct fib_table *tb;
2061
2062                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2063                         struct tnode *n;
2064
2065                         for (n = fib_trie_get_first(iter,
2066                                                     (struct trie *) tb->tb_data);
2067                              n; n = fib_trie_get_next(iter))
2068                                 if (pos == idx++) {
2069                                         iter->tb = tb;
2070                                         return n;
2071                                 }
2072                 }
2073         }
2074
2075         return NULL;
2076 }
2077
2078 static void *fib_trie_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2079         __acquires(RCU)
2080 {
2081         rcu_read_lock();
2082         return fib_trie_get_idx(seq, *pos);
2083 }
2084
2085 static void *fib_trie_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2086 {
2087         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2088         struct net *net = seq_file_net(seq);
2089         struct fib_table *tb = iter->tb;
2090         struct hlist_node *tb_node;
2091         unsigned int h;
2092         struct tnode *n;
2093
2094         ++*pos;
2095         /* next node in same table */
2096         n = fib_trie_get_next(iter);
2097         if (n)
2098                 return n;
2099
2100         /* walk rest of this hash chain */
2101         h = tb->tb_id & (FIB_TABLE_HASHSZ - 1);
2102         while ((tb_node = rcu_dereference(hlist_next_rcu(&tb->tb_hlist)))) {
2103                 tb = hlist_entry(tb_node, struct fib_table, tb_hlist);
2104                 n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2105                 if (n)
2106                         goto found;
2107         }
2108
2109         /* new hash chain */
2110         while (++h < FIB_TABLE_HASHSZ) {
2111                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2112                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2113                         n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2114                         if (n)
2115                                 goto found;
2116                 }
2117         }
2118         return NULL;
2119
2120 found:
2121         iter->tb = tb;
2122         return n;
2123 }
2124
2125 static void fib_trie_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2126         __releases(RCU)
2127 {
2128         rcu_read_unlock();
2129 }
2130
2131 static void seq_indent(struct seq_file *seq, int n)
2132 {
2133         while (n-- > 0)
2134                 seq_puts(seq, "   ");
2135 }
2136
2137 static inline const char *rtn_scope(char *buf, size_t len, enum rt_scope_t s)
2138 {
2139         switch (s) {
2140         case RT_SCOPE_UNIVERSE: return "universe";
2141         case RT_SCOPE_SITE:     return "site";
2142         case RT_SCOPE_LINK:     return "link";
2143         case RT_SCOPE_HOST:     return "host";
2144         case RT_SCOPE_NOWHERE:  return "nowhere";
2145         default:
2146                 snprintf(buf, len, "scope=%d", s);
2147                 return buf;
2148         }
2149 }
2150
2151 static const char *const rtn_type_names[__RTN_MAX] = {
2152         [RTN_UNSPEC] = "UNSPEC",
2153         [RTN_UNICAST] = "UNICAST",
2154         [RTN_LOCAL] = "LOCAL",
2155         [RTN_BROADCAST] = "BROADCAST",
2156         [RTN_ANYCAST] = "ANYCAST",
2157         [RTN_MULTICAST] = "MULTICAST",
2158         [RTN_BLACKHOLE] = "BLACKHOLE",
2159         [RTN_UNREACHABLE] = "UNREACHABLE",
2160         [RTN_PROHIBIT] = "PROHIBIT",
2161         [RTN_THROW] = "THROW",
2162         [RTN_NAT] = "NAT",
2163         [RTN_XRESOLVE] = "XRESOLVE",
2164 };
2165
2166 static inline const char *rtn_type(char *buf, size_t len, unsigned int t)
2167 {
2168         if (t < __RTN_MAX && rtn_type_names[t])
2169                 return rtn_type_names[t];
2170         snprintf(buf, len, "type %u", t);
2171         return buf;
2172 }
2173
2174 /* Pretty print the trie */
2175 static int fib_trie_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2176 {
2177         const struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2178         struct tnode *n = v;
2179
2180         if (!node_parent_rcu(n))
2181                 fib_table_print(seq, iter->tb);
2182
2183         if (IS_TNODE(n)) {
2184                 __be32 prf = htonl(n->key);
2185
2186                 seq_indent(seq, iter->depth-1);
2187                 seq_printf(seq, "  +-- %pI4/%zu %u %u %u\n",
2188                            &prf, KEYLENGTH - n->pos - n->bits, n->bits,
2189                            n->full_children, n->empty_children);
2190         } else {
2191                 __be32 val = htonl(n->key);
2192                 struct fib_alias *fa;
2193
2194                 seq_indent(seq, iter->depth);
2195                 seq_printf(seq, "  |-- %pI4\n", &val);
2196
2197                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
2198                         char buf1[32], buf2[32];
2199
2200                         seq_indent(seq, iter->depth + 1);
2201                         seq_printf(seq, "  /%zu %s %s",
2202                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2203                                    rtn_scope(buf1, sizeof(buf1),
2204                                              fa->fa_info->fib_scope),
2205                                    rtn_type(buf2, sizeof(buf2),
2206                                             fa->fa_type));
2207                         if (fa->fa_tos)
2208                                 seq_printf(seq, " tos=%d", fa->fa_tos);
2209                         seq_putc(seq, '\n');
2210                 }
2211         }
2212
2213         return 0;
2214 }
2215
2216 static const struct seq_operations fib_trie_seq_ops = {
2217         .start  = fib_trie_seq_start,
2218         .next   = fib_trie_seq_next,
2219         .stop   = fib_trie_seq_stop,
2220         .show   = fib_trie_seq_show,
2221 };
2222
2223 static int fib_trie_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2224 {
2225         return seq_open_net(inode, file, &fib_trie_seq_ops,
2226                             sizeof(struct fib_trie_iter));
2227 }
2228
2229 static const struct file_operations fib_trie_fops = {
2230         .owner  = THIS_MODULE,
2231         .open   = fib_trie_seq_open,
2232         .read   = seq_read,
2233         .llseek = seq_lseek,
2234         .release = seq_release_net,
2235 };
2236
2237 struct fib_route_iter {
2238         struct seq_net_private p;
2239         struct fib_table *main_tb;
2240         struct tnode *tnode;
2241         loff_t  pos;
2242         t_key   key;
2243 };
2244
2245 static struct tnode *fib_route_get_idx(struct fib_route_iter *iter, loff_t pos)
2246 {
2247         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2248         struct tnode *l, **tp = &iter->tnode;
2249         struct trie *t;
2250         t_key key;
2251
2252         /* use cache location of next-to-find key */
2253         if (iter->pos > 0 && pos >= iter->pos) {
2254                 pos -= iter->pos;
2255                 key = iter->key;
2256         } else {
2257                 t = (struct trie *)tb->tb_data;
2258                 iter->tnode = rcu_dereference_rtnl(t->trie);
2259                 iter->pos = 0;
2260                 key = 0;
2261         }
2262
2263         while ((l = leaf_walk_rcu(tp, key)) != NULL) {
2264                 key = l->key + 1;
2265                 iter->pos++;
2266
2267                 if (pos-- <= 0)
2268                         break;
2269
2270                 l = NULL;
2271
2272                 /* handle unlikely case of a key wrap */
2273                 if (!key)
2274                         break;
2275         }
2276
2277         if (l)
2278                 iter->key = key;        /* remember it */
2279         else
2280                 iter->pos = 0;          /* forget it */
2281
2282         return l;
2283 }
2284
2285 static void *fib_route_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2286         __acquires(RCU)
2287 {
2288         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2289         struct fib_table *tb;
2290         struct trie *t;
2291
2292         rcu_read_lock();
2293
2294         tb = fib_get_table(seq_file_net(seq), RT_TABLE_MAIN);
2295         if (!tb)
2296                 return NULL;
2297
2298         iter->main_tb = tb;
2299
2300         if (*pos != 0)
2301                 return fib_route_get_idx(iter, *pos);
2302
2303         t = (struct trie *)tb->tb_data;
2304         iter->tnode = rcu_dereference_rtnl(t->trie);
2305         iter->pos = 0;
2306         iter->key = 0;
2307
2308         return SEQ_START_TOKEN;
2309 }
2310
2311 static void *fib_route_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2312 {
2313         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2314         struct tnode *l = NULL;
2315         t_key key = iter->key;
2316
2317         ++*pos;
2318
2319         /* only allow key of 0 for start of sequence */
2320         if ((v == SEQ_START_TOKEN) || key)
2321                 l = leaf_walk_rcu(&iter->tnode, key);
2322
2323         if (l) {
2324                 iter->key = l->key + 1;
2325                 iter->pos++;
2326         } else {
2327                 iter->pos = 0;
2328         }
2329
2330         return l;
2331 }
2332
2333 static void fib_route_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2334         __releases(RCU)
2335 {
2336         rcu_read_unlock();
2337 }
2338
2339 static unsigned int fib_flag_trans(int type, __be32 mask, const struct fib_info *fi)
2340 {
2341         unsigned int flags = 0;
2342
2343         if (type == RTN_UNREACHABLE || type == RTN_PROHIBIT)
2344                 flags = RTF_REJECT;
2345         if (fi && fi->fib_nh->nh_gw)
2346                 flags |= RTF_GATEWAY;
2347         if (mask == htonl(0xFFFFFFFF))
2348                 flags |= RTF_HOST;
2349         flags |= RTF_UP;
2350         return flags;
2351 }
2352
2353 /*
2354  *      This outputs /proc/net/route.
2355  *      The format of the file is not supposed to be changed
2356  *      and needs to be same as fib_hash output to avoid breaking
2357  *      legacy utilities
2358  */
2359 static int fib_route_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2360 {
2361         struct fib_alias *fa;
2362         struct tnode *l = v;
2363         __be32 prefix;
2364
2365         if (v == SEQ_START_TOKEN) {
2366                 seq_printf(seq, "%-127s\n", "Iface\tDestination\tGateway "
2367                            "\tFlags\tRefCnt\tUse\tMetric\tMask\t\tMTU"
2368                            "\tWindow\tIRTT");
2369                 return 0;
2370         }
2371
2372         prefix = htonl(l->key);
2373
2374         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
2375                 const struct fib_info *fi = fa->fa_info;
2376                 __be32 mask = inet_make_mask(KEYLENGTH - fa->fa_slen);
2377                 unsigned int flags = fib_flag_trans(fa->fa_type, mask, fi);
2378
2379                 if ((fa->fa_type == RTN_BROADCAST) ||
2380                     (fa->fa_type == RTN_MULTICAST))
2381                         continue;
2382
2383                 seq_setwidth(seq, 127);
2384
2385                 if (fi)
2386                         seq_printf(seq,
2387                                    "%s\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2388                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2389                                    fi->fib_dev ? fi->fib_dev->name : "*",
2390                                    prefix,
2391                                    fi->fib_nh->nh_gw, flags, 0, 0,
2392                                    fi->fib_priority,
2393                                    mask,
2394                                    (fi->fib_advmss ?
2395                                     fi->fib_advmss + 40 : 0),
2396                                    fi->fib_window,
2397                                    fi->fib_rtt >> 3);
2398                 else
2399                         seq_printf(seq,
2400                                    "*\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2401                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2402                                    prefix, 0, flags, 0, 0, 0,
2403                                    mask, 0, 0, 0);
2404
2405                 seq_pad(seq, '\n');
2406         }
2407
2408         return 0;
2409 }
2410
2411 static const struct seq_operations fib_route_seq_ops = {
2412         .start  = fib_route_seq_start,
2413         .next   = fib_route_seq_next,
2414         .stop   = fib_route_seq_stop,
2415         .show   = fib_route_seq_show,
2416 };
2417
2418 static int fib_route_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2419 {
2420         return seq_open_net(inode, file, &fib_route_seq_ops,
2421                             sizeof(struct fib_route_iter));
2422 }
2423
2424 static const struct file_operations fib_route_fops = {
2425         .owner  = THIS_MODULE,
2426         .open   = fib_route_seq_open,
2427         .read   = seq_read,
2428         .llseek = seq_lseek,
2429         .release = seq_release_net,
2430 };
2431
2432 int __net_init fib_proc_init(struct net *net)
2433 {
2434         if (!proc_create("fib_trie", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_trie_fops))
2435                 goto out1;
2436
2437         if (!proc_create("fib_triestat", S_IRUGO, net->proc_net,
2438                          &fib_triestat_fops))
2439                 goto out2;
2440
2441         if (!proc_create("route", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_route_fops))
2442                 goto out3;
2443
2444         return 0;
2445
2446 out3:
2447         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2448 out2:
2449         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2450 out1:
2451         return -ENOMEM;
2452 }
2453
2454 void __net_exit fib_proc_exit(struct net *net)
2455 {
2456         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2457         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2458         remove_proc_entry("route", net->proc_net);
2459 }
2460
2461 #endif /* CONFIG_PROC_FS */