]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - net/ipv4/fib_trie.c
b9b5bbacace60135ec54ac20e52bda3e3712a309
[karo-tx-linux.git] / 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 <net/switchdev.h>
83 #include "fib_lookup.h"
84
85 #define MAX_STAT_DEPTH 32
86
87 #define KEYLENGTH       (8*sizeof(t_key))
88 #define KEY_MAX         ((t_key)~0)
89
90 typedef unsigned int t_key;
91
92 #define IS_TNODE(n) ((n)->bits)
93 #define IS_LEAF(n) (!(n)->bits)
94
95 struct key_vector {
96         t_key empty_children; /* KEYLENGTH bits needed */
97         t_key full_children;  /* KEYLENGTH bits needed */
98         struct key_vector __rcu *parent;
99
100         t_key key;
101         unsigned char pos;              /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
102         unsigned char bits;             /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
103         unsigned char slen;
104         union {
105                 /* This list pointer if valid if (pos | bits) == 0 (LEAF) */
106                 struct hlist_head leaf;
107                 /* This array is valid if (pos | bits) > 0 (TNODE) */
108                 struct key_vector __rcu *tnode[0];
109         };
110 };
111
112 struct tnode {
113         struct rcu_head rcu;
114         struct key_vector kv[1];
115 #define tn_bits kv[0].bits
116 };
117
118 #define TNODE_SIZE(n)   offsetof(struct tnode, kv[0].tnode[n])
119 #define LEAF_SIZE       TNODE_SIZE(1)
120
121 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
122 struct trie_use_stats {
123         unsigned int gets;
124         unsigned int backtrack;
125         unsigned int semantic_match_passed;
126         unsigned int semantic_match_miss;
127         unsigned int null_node_hit;
128         unsigned int resize_node_skipped;
129 };
130 #endif
131
132 struct trie_stat {
133         unsigned int totdepth;
134         unsigned int maxdepth;
135         unsigned int tnodes;
136         unsigned int leaves;
137         unsigned int nullpointers;
138         unsigned int prefixes;
139         unsigned int nodesizes[MAX_STAT_DEPTH];
140 };
141
142 struct trie {
143         struct key_vector __rcu *tnode[1];
144 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
145         struct trie_use_stats __percpu *stats;
146 #endif
147 };
148
149 static struct key_vector **resize(struct trie *t, struct key_vector *tn);
150 static size_t tnode_free_size;
151
152 /*
153  * synchronize_rcu after call_rcu for that many pages; it should be especially
154  * useful before resizing the root node with PREEMPT_NONE configs; the value was
155  * obtained experimentally, aiming to avoid visible slowdown.
156  */
157 static const int sync_pages = 128;
158
159 static struct kmem_cache *fn_alias_kmem __read_mostly;
160 static struct kmem_cache *trie_leaf_kmem __read_mostly;
161
162 static inline struct tnode *tn_info(struct key_vector *kv)
163 {
164         return container_of(kv, struct tnode, kv[0]);
165 }
166
167 /* caller must hold RTNL */
168 #define node_parent(n) rtnl_dereference((n)->parent)
169 #define get_child(tn, i) rtnl_dereference((tn)->tnode[i])
170
171 /* caller must hold RCU read lock or RTNL */
172 #define node_parent_rcu(n) rcu_dereference_rtnl((n)->parent)
173 #define get_child_rcu(tn, i) rcu_dereference_rtnl((tn)->tnode[i])
174
175 /* wrapper for rcu_assign_pointer */
176 static inline void node_set_parent(struct key_vector *n, struct key_vector *tp)
177 {
178         if (n)
179                 rcu_assign_pointer(n->parent, tp);
180 }
181
182 #define NODE_INIT_PARENT(n, p) RCU_INIT_POINTER((n)->parent, p)
183
184 /* This provides us with the number of children in this node, in the case of a
185  * leaf this will return 0 meaning none of the children are accessible.
186  */
187 static inline unsigned long child_length(const struct key_vector *tn)
188 {
189         return (1ul << tn->bits) & ~(1ul);
190 }
191
192 static inline unsigned long get_index(t_key key, struct key_vector *kv)
193 {
194         unsigned long index = key ^ kv->key;
195
196         return index >> kv->pos;
197 }
198
199 /* To understand this stuff, an understanding of keys and all their bits is
200  * necessary. Every node in the trie has a key associated with it, but not
201  * all of the bits in that key are significant.
202  *
203  * Consider a node 'n' and its parent 'tp'.
204  *
205  * If n is a leaf, every bit in its key is significant. Its presence is
206  * necessitated by path compression, since during a tree traversal (when
207  * searching for a leaf - unless we are doing an insertion) we will completely
208  * ignore all skipped bits we encounter. Thus we need to verify, at the end of
209  * a potentially successful search, that we have indeed been walking the
210  * correct key path.
211  *
212  * Note that we can never "miss" the correct key in the tree if present by
213  * following the wrong path. Path compression ensures that segments of the key
214  * that are the same for all keys with a given prefix are skipped, but the
215  * skipped part *is* identical for each node in the subtrie below the skipped
216  * bit! trie_insert() in this implementation takes care of that.
217  *
218  * if n is an internal node - a 'tnode' here, the various parts of its key
219  * have many different meanings.
220  *
221  * Example:
222  * _________________________________________________________________
223  * | i | i | i | i | i | i | i | N | N | N | S | S | S | S | S | C |
224  * -----------------------------------------------------------------
225  *  31  30  29  28  27  26  25  24  23  22  21  20  19  18  17  16
226  *
227  * _________________________________________________________________
228  * | C | C | C | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u |
229  * -----------------------------------------------------------------
230  *  15  14  13  12  11  10   9   8   7   6   5   4   3   2   1   0
231  *
232  * tp->pos = 22
233  * tp->bits = 3
234  * n->pos = 13
235  * n->bits = 4
236  *
237  * First, let's just ignore the bits that come before the parent tp, that is
238  * the bits from (tp->pos + tp->bits) to 31. They are *known* but at this
239  * point we do not use them for anything.
240  *
241  * The bits from (tp->pos) to (tp->pos + tp->bits - 1) - "N", above - are the
242  * index into the parent's child array. That is, they will be used to find
243  * 'n' among tp's children.
244  *
245  * The bits from (n->pos + n->bits) to (tn->pos - 1) - "S" - are skipped bits
246  * for the node n.
247  *
248  * All the bits we have seen so far are significant to the node n. The rest
249  * of the bits are really not needed or indeed known in n->key.
250  *
251  * The bits from (n->pos) to (n->pos + n->bits - 1) - "C" - are the index into
252  * n's child array, and will of course be different for each child.
253  *
254  * The rest of the bits, from 0 to (n->pos + n->bits), are completely unknown
255  * at this point.
256  */
257
258 static const int halve_threshold = 25;
259 static const int inflate_threshold = 50;
260 static const int halve_threshold_root = 15;
261 static const int inflate_threshold_root = 30;
262
263 static void __alias_free_mem(struct rcu_head *head)
264 {
265         struct fib_alias *fa = container_of(head, struct fib_alias, rcu);
266         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, fa);
267 }
268
269 static inline void alias_free_mem_rcu(struct fib_alias *fa)
270 {
271         call_rcu(&fa->rcu, __alias_free_mem);
272 }
273
274 #define TNODE_KMALLOC_MAX \
275         ilog2((PAGE_SIZE - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
276 #define TNODE_VMALLOC_MAX \
277         ilog2((SIZE_MAX - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
278
279 static void __node_free_rcu(struct rcu_head *head)
280 {
281         struct tnode *n = container_of(head, struct tnode, rcu);
282
283         if (!n->tn_bits)
284                 kmem_cache_free(trie_leaf_kmem, n);
285         else if (n->tn_bits <= TNODE_KMALLOC_MAX)
286                 kfree(n);
287         else
288                 vfree(n);
289 }
290
291 #define node_free(n) call_rcu(&tn_info(n)->rcu, __node_free_rcu)
292
293 static struct tnode *tnode_alloc(int bits)
294 {
295         size_t size;
296
297         /* verify bits is within bounds */
298         if (bits > TNODE_VMALLOC_MAX)
299                 return NULL;
300
301         /* determine size and verify it is non-zero and didn't overflow */
302         size = TNODE_SIZE(1ul << bits);
303
304         if (size <= PAGE_SIZE)
305                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
306         else
307                 return vzalloc(size);
308 }
309
310 static inline void empty_child_inc(struct key_vector *n)
311 {
312         ++n->empty_children ? : ++n->full_children;
313 }
314
315 static inline void empty_child_dec(struct key_vector *n)
316 {
317         n->empty_children-- ? : n->full_children--;
318 }
319
320 static struct key_vector *leaf_new(t_key key, struct fib_alias *fa)
321 {
322         struct tnode *kv = kmem_cache_alloc(trie_leaf_kmem, GFP_KERNEL);
323         struct key_vector *l = kv->kv;
324
325         if (!kv)
326                 return NULL;
327
328         /* initialize key vector */
329         l->key = key;
330         l->pos = 0;
331         l->bits = 0;
332         l->slen = fa->fa_slen;
333
334         /* link leaf to fib alias */
335         INIT_HLIST_HEAD(&l->leaf);
336         hlist_add_head(&fa->fa_list, &l->leaf);
337
338         return l;
339 }
340
341 static struct key_vector *tnode_new(t_key key, int pos, int bits)
342 {
343         struct tnode *tnode = tnode_alloc(bits);
344         unsigned int shift = pos + bits;
345         struct key_vector *tn = tnode->kv;
346
347         /* verify bits and pos their msb bits clear and values are valid */
348         BUG_ON(!bits || (shift > KEYLENGTH));
349
350         pr_debug("AT %p s=%zu %zu\n", tnode, TNODE_SIZE(0),
351                  sizeof(struct key_vector *) << bits);
352
353         if (!tnode)
354                 return NULL;
355
356         if (bits == KEYLENGTH)
357                 tn->full_children = 1;
358         else
359                 tn->empty_children = 1ul << bits;
360
361         tn->key = (shift < KEYLENGTH) ? (key >> shift) << shift : 0;
362         tn->pos = pos;
363         tn->bits = bits;
364         tn->slen = pos;
365
366         return tn;
367 }
368
369 /* Check whether a tnode 'n' is "full", i.e. it is an internal node
370  * and no bits are skipped. See discussion in dyntree paper p. 6
371  */
372 static inline int tnode_full(struct key_vector *tn, struct key_vector *n)
373 {
374         return n && ((n->pos + n->bits) == tn->pos) && IS_TNODE(n);
375 }
376
377 /* Add a child at position i overwriting the old value.
378  * Update the value of full_children and empty_children.
379  */
380 static void put_child(struct key_vector *tn, unsigned long i,
381                       struct key_vector *n)
382 {
383         struct key_vector *chi = get_child(tn, i);
384         int isfull, wasfull;
385
386         BUG_ON(i >= child_length(tn));
387
388         /* update emptyChildren, overflow into fullChildren */
389         if (n == NULL && chi != NULL)
390                 empty_child_inc(tn);
391         if (n != NULL && chi == NULL)
392                 empty_child_dec(tn);
393
394         /* update fullChildren */
395         wasfull = tnode_full(tn, chi);
396         isfull = tnode_full(tn, n);
397
398         if (wasfull && !isfull)
399                 tn->full_children--;
400         else if (!wasfull && isfull)
401                 tn->full_children++;
402
403         if (n && (tn->slen < n->slen))
404                 tn->slen = n->slen;
405
406         rcu_assign_pointer(tn->tnode[i], n);
407 }
408
409 static void update_children(struct key_vector *tn)
410 {
411         unsigned long i;
412
413         /* update all of the child parent pointers */
414         for (i = child_length(tn); i;) {
415                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
416
417                 if (!inode)
418                         continue;
419
420                 /* Either update the children of a tnode that
421                  * already belongs to us or update the child
422                  * to point to ourselves.
423                  */
424                 if (node_parent(inode) == tn)
425                         update_children(inode);
426                 else
427                         node_set_parent(inode, tn);
428         }
429 }
430
431 static inline void put_child_root(struct key_vector *tp, struct trie *t,
432                                   t_key key, struct key_vector *n)
433 {
434         if (tp)
435                 put_child(tp, get_index(key, tp), n);
436         else
437                 rcu_assign_pointer(t->tnode[0], n);
438 }
439
440 static inline void tnode_free_init(struct key_vector *tn)
441 {
442         tn_info(tn)->rcu.next = NULL;
443 }
444
445 static inline void tnode_free_append(struct key_vector *tn,
446                                      struct key_vector *n)
447 {
448         tn_info(n)->rcu.next = tn_info(tn)->rcu.next;
449         tn_info(tn)->rcu.next = &tn_info(n)->rcu;
450 }
451
452 static void tnode_free(struct key_vector *tn)
453 {
454         struct callback_head *head = &tn_info(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)->kv;
462         }
463
464         if (tnode_free_size >= PAGE_SIZE * sync_pages) {
465                 tnode_free_size = 0;
466                 synchronize_rcu();
467         }
468 }
469
470 static struct key_vector __rcu **replace(struct trie *t,
471                                          struct key_vector *oldtnode,
472                                          struct key_vector *tn)
473 {
474         struct key_vector *tp = node_parent(oldtnode);
475         struct key_vector **cptr;
476         unsigned long i;
477
478         /* setup the parent pointer out of and back into this node */
479         NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
480         put_child_root(tp, t, tn->key, tn);
481
482         /* update all of the child parent pointers */
483         update_children(tn);
484
485         /* all pointers should be clean so we are done */
486         tnode_free(oldtnode);
487
488         /* record the pointer that is pointing to this node */
489         cptr = tp ? tp->tnode : t->tnode;
490
491         /* resize children now that oldtnode is freed */
492         for (i = child_length(tn); i;) {
493                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
494
495                 /* resize child node */
496                 if (tnode_full(tn, inode))
497                         resize(t, inode);
498         }
499
500         return cptr;
501 }
502
503 static struct key_vector __rcu **inflate(struct trie *t,
504                                          struct key_vector *oldtnode)
505 {
506         struct key_vector *tn;
507         unsigned long i;
508         t_key m;
509
510         pr_debug("In inflate\n");
511
512         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos - 1, oldtnode->bits + 1);
513         if (!tn)
514                 goto notnode;
515
516         /* prepare oldtnode to be freed */
517         tnode_free_init(oldtnode);
518
519         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
520          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
521          * point to existing tnodes and the links between our allocated
522          * nodes.
523          */
524         for (i = child_length(oldtnode), m = 1u << tn->pos; i;) {
525                 struct key_vector *inode = get_child(oldtnode, --i);
526                 struct key_vector *node0, *node1;
527                 unsigned long j, k;
528
529                 /* An empty child */
530                 if (inode == NULL)
531                         continue;
532
533                 /* A leaf or an internal node with skipped bits */
534                 if (!tnode_full(oldtnode, inode)) {
535                         put_child(tn, get_index(inode->key, tn), inode);
536                         continue;
537                 }
538
539                 /* drop the node in the old tnode free list */
540                 tnode_free_append(oldtnode, inode);
541
542                 /* An internal node with two children */
543                 if (inode->bits == 1) {
544                         put_child(tn, 2 * i + 1, get_child(inode, 1));
545                         put_child(tn, 2 * i, get_child(inode, 0));
546                         continue;
547                 }
548
549                 /* We will replace this node 'inode' with two new
550                  * ones, 'node0' and 'node1', each with half of the
551                  * original children. The two new nodes will have
552                  * a position one bit further down the key and this
553                  * means that the "significant" part of their keys
554                  * (see the discussion near the top of this file)
555                  * will differ by one bit, which will be "0" in
556                  * node0's key and "1" in node1's key. Since we are
557                  * moving the key position by one step, the bit that
558                  * we are moving away from - the bit at position
559                  * (tn->pos) - is the one that will differ between
560                  * node0 and node1. So... we synthesize that bit in the
561                  * two new keys.
562                  */
563                 node1 = tnode_new(inode->key | m, inode->pos, inode->bits - 1);
564                 if (!node1)
565                         goto nomem;
566                 node0 = tnode_new(inode->key, inode->pos, inode->bits - 1);
567
568                 tnode_free_append(tn, node1);
569                 if (!node0)
570                         goto nomem;
571                 tnode_free_append(tn, node0);
572
573                 /* populate child pointers in new nodes */
574                 for (k = child_length(inode), j = k / 2; j;) {
575                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
576                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
577                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
578                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
579                 }
580
581                 /* link new nodes to parent */
582                 NODE_INIT_PARENT(node1, tn);
583                 NODE_INIT_PARENT(node0, tn);
584
585                 /* link parent to nodes */
586                 put_child(tn, 2 * i + 1, node1);
587                 put_child(tn, 2 * i, node0);
588         }
589
590         /* setup the parent pointers into and out of this node */
591         return replace(t, oldtnode, tn);
592 nomem:
593         /* all pointers should be clean so we are done */
594         tnode_free(tn);
595 notnode:
596         return NULL;
597 }
598
599 static struct key_vector __rcu **halve(struct trie *t,
600                                        struct key_vector *oldtnode)
601 {
602         struct key_vector *tn;
603         unsigned long i;
604
605         pr_debug("In halve\n");
606
607         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos + 1, oldtnode->bits - 1);
608         if (!tn)
609                 goto notnode;
610
611         /* prepare oldtnode to be freed */
612         tnode_free_init(oldtnode);
613
614         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
615          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
616          * point to existing tnodes and the links between our allocated
617          * nodes.
618          */
619         for (i = child_length(oldtnode); i;) {
620                 struct key_vector *node1 = get_child(oldtnode, --i);
621                 struct key_vector *node0 = get_child(oldtnode, --i);
622                 struct key_vector *inode;
623
624                 /* At least one of the children is empty */
625                 if (!node1 || !node0) {
626                         put_child(tn, i / 2, node1 ? : node0);
627                         continue;
628                 }
629
630                 /* Two nonempty children */
631                 inode = tnode_new(node0->key, oldtnode->pos, 1);
632                 if (!inode)
633                         goto nomem;
634                 tnode_free_append(tn, inode);
635
636                 /* initialize pointers out of node */
637                 put_child(inode, 1, node1);
638                 put_child(inode, 0, node0);
639                 NODE_INIT_PARENT(inode, tn);
640
641                 /* link parent to node */
642                 put_child(tn, i / 2, inode);
643         }
644
645         /* setup the parent pointers into and out of this node */
646         return replace(t, oldtnode, tn);
647 nomem:
648         /* all pointers should be clean so we are done */
649         tnode_free(tn);
650 notnode:
651         return NULL;
652 }
653
654 static void collapse(struct trie *t, struct key_vector *oldtnode)
655 {
656         struct key_vector *n, *tp;
657         unsigned long i;
658
659         /* scan the tnode looking for that one child that might still exist */
660         for (n = NULL, i = child_length(oldtnode); !n && i;)
661                 n = get_child(oldtnode, --i);
662
663         /* compress one level */
664         tp = node_parent(oldtnode);
665         put_child_root(tp, t, oldtnode->key, n);
666         node_set_parent(n, tp);
667
668         /* drop dead node */
669         node_free(oldtnode);
670 }
671
672 static unsigned char update_suffix(struct key_vector *tn)
673 {
674         unsigned char slen = tn->pos;
675         unsigned long stride, i;
676
677         /* search though the list of children looking for nodes that might
678          * have a suffix greater than the one we currently have.  This is
679          * why we start with a stride of 2 since a stride of 1 would
680          * represent the nodes with suffix length equal to tn->pos
681          */
682         for (i = 0, stride = 0x2ul ; i < child_length(tn); i += stride) {
683                 struct key_vector *n = get_child(tn, i);
684
685                 if (!n || (n->slen <= slen))
686                         continue;
687
688                 /* update stride and slen based on new value */
689                 stride <<= (n->slen - slen);
690                 slen = n->slen;
691                 i &= ~(stride - 1);
692
693                 /* if slen covers all but the last bit we can stop here
694                  * there will be nothing longer than that since only node
695                  * 0 and 1 << (bits - 1) could have that as their suffix
696                  * length.
697                  */
698                 if ((slen + 1) >= (tn->pos + tn->bits))
699                         break;
700         }
701
702         tn->slen = slen;
703
704         return slen;
705 }
706
707 /* From "Implementing a dynamic compressed trie" by Stefan Nilsson of
708  * the Helsinki University of Technology and Matti Tikkanen of Nokia
709  * Telecommunications, page 6:
710  * "A node is doubled if the ratio of non-empty children to all
711  * children in the *doubled* node is at least 'high'."
712  *
713  * 'high' in this instance is the variable 'inflate_threshold'. It
714  * is expressed as a percentage, so we multiply it with
715  * child_length() and instead of multiplying by 2 (since the
716  * child array will be doubled by inflate()) and multiplying
717  * the left-hand side by 100 (to handle the percentage thing) we
718  * multiply the left-hand side by 50.
719  *
720  * The left-hand side may look a bit weird: child_length(tn)
721  * - tn->empty_children is of course the number of non-null children
722  * in the current node. tn->full_children is the number of "full"
723  * children, that is non-null tnodes with a skip value of 0.
724  * All of those will be doubled in the resulting inflated tnode, so
725  * we just count them one extra time here.
726  *
727  * A clearer way to write this would be:
728  *
729  * to_be_doubled = tn->full_children;
730  * not_to_be_doubled = child_length(tn) - tn->empty_children -
731  *     tn->full_children;
732  *
733  * new_child_length = child_length(tn) * 2;
734  *
735  * new_fill_factor = 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) /
736  *      new_child_length;
737  * if (new_fill_factor >= inflate_threshold)
738  *
739  * ...and so on, tho it would mess up the while () loop.
740  *
741  * anyway,
742  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) / new_child_length >=
743  *      inflate_threshold
744  *
745  * avoid a division:
746  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) >=
747  *      inflate_threshold * new_child_length
748  *
749  * expand not_to_be_doubled and to_be_doubled, and shorten:
750  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
751  *    tn->full_children) >= inflate_threshold * new_child_length
752  *
753  * expand new_child_length:
754  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
755  *    tn->full_children) >=
756  *      inflate_threshold * child_length(tn) * 2
757  *
758  * shorten again:
759  * 50 * (tn->full_children + child_length(tn) -
760  *    tn->empty_children) >= inflate_threshold *
761  *    child_length(tn)
762  *
763  */
764 static inline bool should_inflate(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
765 {
766         unsigned long used = child_length(tn);
767         unsigned long threshold = used;
768
769         /* Keep root node larger */
770         threshold *= tp ? inflate_threshold : inflate_threshold_root;
771         used -= tn->empty_children;
772         used += tn->full_children;
773
774         /* if bits == KEYLENGTH then pos = 0, and will fail below */
775
776         return (used > 1) && tn->pos && ((50 * used) >= threshold);
777 }
778
779 static inline bool should_halve(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
780 {
781         unsigned long used = child_length(tn);
782         unsigned long threshold = used;
783
784         /* Keep root node larger */
785         threshold *= tp ? halve_threshold : halve_threshold_root;
786         used -= tn->empty_children;
787
788         /* if bits == KEYLENGTH then used = 100% on wrap, and will fail below */
789
790         return (used > 1) && (tn->bits > 1) && ((100 * used) < threshold);
791 }
792
793 static inline bool should_collapse(struct key_vector *tn)
794 {
795         unsigned long used = child_length(tn);
796
797         used -= tn->empty_children;
798
799         /* account for bits == KEYLENGTH case */
800         if ((tn->bits == KEYLENGTH) && tn->full_children)
801                 used -= KEY_MAX;
802
803         /* One child or none, time to drop us from the trie */
804         return used < 2;
805 }
806
807 #define MAX_WORK 10
808 static struct key_vector __rcu **resize(struct trie *t,
809                                         struct key_vector *tn)
810 {
811 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
812         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
813 #endif
814         struct key_vector *tp = node_parent(tn);
815         unsigned long cindex = tp ? get_index(tn->key, tp) : 0;
816         struct key_vector __rcu **cptr = tp ? tp->tnode : t->tnode;
817         int max_work = MAX_WORK;
818
819         pr_debug("In tnode_resize %p inflate_threshold=%d threshold=%d\n",
820                  tn, inflate_threshold, halve_threshold);
821
822         /* track the tnode via the pointer from the parent instead of
823          * doing it ourselves.  This way we can let RCU fully do its
824          * thing without us interfering
825          */
826         BUG_ON(tn != rtnl_dereference(cptr[cindex]));
827
828         /* Double as long as the resulting node has a number of
829          * nonempty nodes that are above the threshold.
830          */
831         while (should_inflate(tp, tn) && max_work) {
832                 struct key_vector __rcu **tcptr = inflate(t, tn);
833
834                 if (!tcptr) {
835 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
836                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
837 #endif
838                         break;
839                 }
840
841                 max_work--;
842                 cptr = tcptr;
843                 tn = rtnl_dereference(cptr[cindex]);
844         }
845
846         /* Return if at least one inflate is run */
847         if (max_work != MAX_WORK)
848                 return cptr;
849
850         /* Halve as long as the number of empty children in this
851          * node is above threshold.
852          */
853         while (should_halve(tp, tn) && max_work) {
854                 struct key_vector __rcu **tcptr = halve(t, tn);
855
856                 if (!tcptr) {
857 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
858                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
859 #endif
860                         break;
861                 }
862
863                 max_work--;
864                 cptr = tcptr;
865                 tn = rtnl_dereference(cptr[cindex]);
866         }
867
868         /* Only one child remains */
869         if (should_collapse(tn)) {
870                 collapse(t, tn);
871                 return cptr;
872         }
873
874         /* Return if at least one deflate was run */
875         if (max_work != MAX_WORK)
876                 return cptr;
877
878         /* push the suffix length to the parent node */
879         if (tn->slen > tn->pos) {
880                 unsigned char slen = update_suffix(tn);
881
882                 if (tp && (slen > tp->slen))
883                         tp->slen = slen;
884         }
885
886         return cptr;
887 }
888
889 static void leaf_pull_suffix(struct key_vector *tp, struct key_vector *l)
890 {
891         while (tp && (tp->slen > tp->pos) && (tp->slen > l->slen)) {
892                 if (update_suffix(tp) > l->slen)
893                         break;
894                 tp = node_parent(tp);
895         }
896 }
897
898 static void leaf_push_suffix(struct key_vector *tn, struct key_vector *l)
899 {
900         /* if this is a new leaf then tn will be NULL and we can sort
901          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
902          */
903         while (tn && (tn->slen < l->slen)) {
904                 tn->slen = l->slen;
905                 tn = node_parent(tn);
906         }
907 }
908
909 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
910 static struct key_vector *fib_find_node(struct trie *t,
911                                         struct key_vector **tp, u32 key)
912 {
913         struct key_vector *pn = NULL, *n = rcu_dereference_rtnl(t->tnode[0]);
914
915         while (n) {
916                 unsigned long index = get_index(key, n);
917
918                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
919                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
920                  * prefix plus zeros for the bits in the cindex. The index
921                  * is the difference between the key and this value.  From
922                  * this we can actually derive several pieces of data.
923                  *   if (index >= (1ul << bits))
924                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
925                  *   else
926                  *     we know the value is cindex
927                  *
928                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
929                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
930                  * long is greater than 32 bits.
931                  */
932                 if (index >= (1ul << n->bits)) {
933                         n = NULL;
934                         break;
935                 }
936
937                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
938                 if (IS_LEAF(n))
939                         break;
940
941                 pn = n;
942                 n = get_child_rcu(n, index);
943         }
944
945         *tp = pn;
946
947         return n;
948 }
949
950 /* Return the first fib alias matching TOS with
951  * priority less than or equal to PRIO.
952  */
953 static struct fib_alias *fib_find_alias(struct hlist_head *fah, u8 slen,
954                                         u8 tos, u32 prio)
955 {
956         struct fib_alias *fa;
957
958         if (!fah)
959                 return NULL;
960
961         hlist_for_each_entry(fa, fah, fa_list) {
962                 if (fa->fa_slen < slen)
963                         continue;
964                 if (fa->fa_slen != slen)
965                         break;
966                 if (fa->fa_tos > tos)
967                         continue;
968                 if (fa->fa_info->fib_priority >= prio || fa->fa_tos < tos)
969                         return fa;
970         }
971
972         return NULL;
973 }
974
975 static void trie_rebalance(struct trie *t, struct key_vector *tn)
976 {
977         struct key_vector __rcu **cptr = t->tnode;
978
979         while (tn) {
980                 struct key_vector *tp = node_parent(tn);
981
982                 cptr = resize(t, tn);
983                 if (!tp)
984                         break;
985                 tn = container_of(cptr, struct key_vector, tnode[0]);
986         }
987 }
988
989 static int fib_insert_node(struct trie *t, struct key_vector *tp,
990                            struct fib_alias *new, t_key key)
991 {
992         struct key_vector *n, *l;
993
994         l = leaf_new(key, new);
995         if (!l)
996                 goto noleaf;
997
998         /* retrieve child from parent node */
999         if (tp)
1000                 n = get_child(tp, get_index(key, tp));
1001         else
1002                 n = rcu_dereference_rtnl(t->tnode[0]);
1003
1004         /* Case 2: n is a LEAF or a TNODE and the key doesn't match.
1005          *
1006          *  Add a new tnode here
1007          *  first tnode need some special handling
1008          *  leaves us in position for handling as case 3
1009          */
1010         if (n) {
1011                 struct key_vector *tn;
1012
1013                 tn = tnode_new(key, __fls(key ^ n->key), 1);
1014                 if (!tn)
1015                         goto notnode;
1016
1017                 /* initialize routes out of node */
1018                 NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
1019                 put_child(tn, get_index(key, tn) ^ 1, n);
1020
1021                 /* start adding routes into the node */
1022                 put_child_root(tp, t, key, tn);
1023                 node_set_parent(n, tn);
1024
1025                 /* parent now has a NULL spot where the leaf can go */
1026                 tp = tn;
1027         }
1028
1029         /* Case 3: n is NULL, and will just insert a new leaf */
1030         NODE_INIT_PARENT(l, tp);
1031         put_child_root(tp, t, key, l);
1032         trie_rebalance(t, tp);
1033
1034         return 0;
1035 notnode:
1036         node_free(l);
1037 noleaf:
1038         return -ENOMEM;
1039 }
1040
1041 static int fib_insert_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1042                             struct key_vector *l, struct fib_alias *new,
1043                             struct fib_alias *fa, t_key key)
1044 {
1045         if (!l)
1046                 return fib_insert_node(t, tp, new, key);
1047
1048         if (fa) {
1049                 hlist_add_before_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1050         } else {
1051                 struct fib_alias *last;
1052
1053                 hlist_for_each_entry(last, &l->leaf, fa_list) {
1054                         if (new->fa_slen < last->fa_slen)
1055                                 break;
1056                         fa = last;
1057                 }
1058
1059                 if (fa)
1060                         hlist_add_behind_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1061                 else
1062                         hlist_add_head_rcu(&new->fa_list, &l->leaf);
1063         }
1064
1065         /* if we added to the tail node then we need to update slen */
1066         if (l->slen < new->fa_slen) {
1067                 l->slen = new->fa_slen;
1068                 leaf_push_suffix(tp, l);
1069         }
1070
1071         return 0;
1072 }
1073
1074 /* Caller must hold RTNL. */
1075 int fib_table_insert(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1076 {
1077         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1078         struct fib_alias *fa, *new_fa;
1079         struct key_vector *l, *tp;
1080         struct fib_info *fi;
1081         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1082         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1083         u8 tos = cfg->fc_tos;
1084         u32 key;
1085         int err;
1086
1087         if (plen > KEYLENGTH)
1088                 return -EINVAL;
1089
1090         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1091
1092         pr_debug("Insert table=%u %08x/%d\n", tb->tb_id, key, plen);
1093
1094         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1095                 return -EINVAL;
1096
1097         fi = fib_create_info(cfg);
1098         if (IS_ERR(fi)) {
1099                 err = PTR_ERR(fi);
1100                 goto err;
1101         }
1102
1103         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1104         fa = l ? fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, fi->fib_priority) : NULL;
1105
1106         /* Now fa, if non-NULL, points to the first fib alias
1107          * with the same keys [prefix,tos,priority], if such key already
1108          * exists or to the node before which we will insert new one.
1109          *
1110          * If fa is NULL, we will need to allocate a new one and
1111          * insert to the tail of the section matching the suffix length
1112          * of the new alias.
1113          */
1114
1115         if (fa && fa->fa_tos == tos &&
1116             fa->fa_info->fib_priority == fi->fib_priority) {
1117                 struct fib_alias *fa_first, *fa_match;
1118
1119                 err = -EEXIST;
1120                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_EXCL)
1121                         goto out;
1122
1123                 /* We have 2 goals:
1124                  * 1. Find exact match for type, scope, fib_info to avoid
1125                  * duplicate routes
1126                  * 2. Find next 'fa' (or head), NLM_F_APPEND inserts before it
1127                  */
1128                 fa_match = NULL;
1129                 fa_first = fa;
1130                 hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1131                         if ((fa->fa_slen != slen) || (fa->fa_tos != tos))
1132                                 break;
1133                         if (fa->fa_info->fib_priority != fi->fib_priority)
1134                                 break;
1135                         if (fa->fa_type == cfg->fc_type &&
1136                             fa->fa_info == fi) {
1137                                 fa_match = fa;
1138                                 break;
1139                         }
1140                 }
1141
1142                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_REPLACE) {
1143                         struct fib_info *fi_drop;
1144                         u8 state;
1145
1146                         fa = fa_first;
1147                         if (fa_match) {
1148                                 if (fa == fa_match)
1149                                         err = 0;
1150                                 goto out;
1151                         }
1152                         err = -ENOBUFS;
1153                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1154                         if (new_fa == NULL)
1155                                 goto out;
1156
1157                         fi_drop = fa->fa_info;
1158                         new_fa->fa_tos = fa->fa_tos;
1159                         new_fa->fa_info = fi;
1160                         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1161                         state = fa->fa_state;
1162                         new_fa->fa_state = state & ~FA_S_ACCESSED;
1163                         new_fa->fa_slen = fa->fa_slen;
1164
1165                         err = netdev_switch_fib_ipv4_add(key, plen, fi,
1166                                                          new_fa->fa_tos,
1167                                                          cfg->fc_type,
1168                                                          tb->tb_id);
1169                         if (err) {
1170                                 netdev_switch_fib_ipv4_abort(fi);
1171                                 kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1172                                 goto out;
1173                         }
1174
1175                         hlist_replace_rcu(&fa->fa_list, &new_fa->fa_list);
1176
1177                         alias_free_mem_rcu(fa);
1178
1179                         fib_release_info(fi_drop);
1180                         if (state & FA_S_ACCESSED)
1181                                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1182                         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen,
1183                                 tb->tb_id, &cfg->fc_nlinfo, NLM_F_REPLACE);
1184
1185                         goto succeeded;
1186                 }
1187                 /* Error if we find a perfect match which
1188                  * uses the same scope, type, and nexthop
1189                  * information.
1190                  */
1191                 if (fa_match)
1192                         goto out;
1193
1194                 if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_APPEND))
1195                         fa = fa_first;
1196         }
1197         err = -ENOENT;
1198         if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_CREATE))
1199                 goto out;
1200
1201         err = -ENOBUFS;
1202         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1203         if (new_fa == NULL)
1204                 goto out;
1205
1206         new_fa->fa_info = fi;
1207         new_fa->fa_tos = tos;
1208         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1209         new_fa->fa_state = 0;
1210         new_fa->fa_slen = slen;
1211
1212         /* (Optionally) offload fib entry to switch hardware. */
1213         err = netdev_switch_fib_ipv4_add(key, plen, fi, tos,
1214                                          cfg->fc_type, tb->tb_id);
1215         if (err) {
1216                 netdev_switch_fib_ipv4_abort(fi);
1217                 goto out_free_new_fa;
1218         }
1219
1220         /* Insert new entry to the list. */
1221         err = fib_insert_alias(t, tp, l, new_fa, fa, key);
1222         if (err)
1223                 goto out_sw_fib_del;
1224
1225         if (!plen)
1226                 tb->tb_num_default++;
1227
1228         rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1229         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen, tb->tb_id,
1230                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1231 succeeded:
1232         return 0;
1233
1234 out_sw_fib_del:
1235         netdev_switch_fib_ipv4_del(key, plen, fi, tos, cfg->fc_type, tb->tb_id);
1236 out_free_new_fa:
1237         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1238 out:
1239         fib_release_info(fi);
1240 err:
1241         return err;
1242 }
1243
1244 static inline t_key prefix_mismatch(t_key key, struct key_vector *n)
1245 {
1246         t_key prefix = n->key;
1247
1248         return (key ^ prefix) & (prefix | -prefix);
1249 }
1250
1251 /* should be called with rcu_read_lock */
1252 int fib_table_lookup(struct fib_table *tb, const struct flowi4 *flp,
1253                      struct fib_result *res, int fib_flags)
1254 {
1255         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1256 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1257         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
1258 #endif
1259         const t_key key = ntohl(flp->daddr);
1260         struct key_vector *n, *pn;
1261         struct fib_alias *fa;
1262         unsigned long index;
1263         t_key cindex;
1264
1265         n = rcu_dereference(t->tnode[0]);
1266         if (!n)
1267                 return -EAGAIN;
1268
1269 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1270         this_cpu_inc(stats->gets);
1271 #endif
1272
1273         pn = n;
1274         cindex = 0;
1275
1276         /* Step 1: Travel to the longest prefix match in the trie */
1277         for (;;) {
1278                 index = get_index(key, n);
1279
1280                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
1281                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
1282                  * prefix plus zeros for the "bits" in the prefix. The index
1283                  * is the difference between the key and this value.  From
1284                  * this we can actually derive several pieces of data.
1285                  *   if (index >= (1ul << bits))
1286                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
1287                  *   else
1288                  *     we know the value is cindex
1289                  *
1290                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
1291                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
1292                  * long is greater than 32 bits.
1293                  */
1294                 if (index >= (1ul << n->bits))
1295                         break;
1296
1297                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
1298                 if (IS_LEAF(n))
1299                         goto found;
1300
1301                 /* only record pn and cindex if we are going to be chopping
1302                  * bits later.  Otherwise we are just wasting cycles.
1303                  */
1304                 if (n->slen > n->pos) {
1305                         pn = n;
1306                         cindex = index;
1307                 }
1308
1309                 n = get_child_rcu(n, index);
1310                 if (unlikely(!n))
1311                         goto backtrace;
1312         }
1313
1314         /* Step 2: Sort out leaves and begin backtracing for longest prefix */
1315         for (;;) {
1316                 /* record the pointer where our next node pointer is stored */
1317                 struct key_vector __rcu **cptr = n->tnode;
1318
1319                 /* This test verifies that none of the bits that differ
1320                  * between the key and the prefix exist in the region of
1321                  * the lsb and higher in the prefix.
1322                  */
1323                 if (unlikely(prefix_mismatch(key, n)) || (n->slen == n->pos))
1324                         goto backtrace;
1325
1326                 /* exit out and process leaf */
1327                 if (unlikely(IS_LEAF(n)))
1328                         break;
1329
1330                 /* Don't bother recording parent info.  Since we are in
1331                  * prefix match mode we will have to come back to wherever
1332                  * we started this traversal anyway
1333                  */
1334
1335                 while ((n = rcu_dereference(*cptr)) == NULL) {
1336 backtrace:
1337 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1338                         if (!n)
1339                                 this_cpu_inc(stats->null_node_hit);
1340 #endif
1341                         /* If we are at cindex 0 there are no more bits for
1342                          * us to strip at this level so we must ascend back
1343                          * up one level to see if there are any more bits to
1344                          * be stripped there.
1345                          */
1346                         while (!cindex) {
1347                                 t_key pkey = pn->key;
1348
1349                                 pn = node_parent_rcu(pn);
1350                                 if (unlikely(!pn))
1351                                         return -EAGAIN;
1352 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1353                                 this_cpu_inc(stats->backtrack);
1354 #endif
1355                                 /* Get Child's index */
1356                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1357                         }
1358
1359                         /* strip the least significant bit from the cindex */
1360                         cindex &= cindex - 1;
1361
1362                         /* grab pointer for next child node */
1363                         cptr = &pn->tnode[cindex];
1364                 }
1365         }
1366
1367 found:
1368         /* this line carries forward the xor from earlier in the function */
1369         index = key ^ n->key;
1370
1371         /* Step 3: Process the leaf, if that fails fall back to backtracing */
1372         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
1373                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1374                 int nhsel, err;
1375
1376                 if ((index >= (1ul << fa->fa_slen)) &&
1377                     ((BITS_PER_LONG > KEYLENGTH) || (fa->fa_slen != KEYLENGTH)))
1378                         continue;
1379                 if (fa->fa_tos && fa->fa_tos != flp->flowi4_tos)
1380                         continue;
1381                 if (fi->fib_dead)
1382                         continue;
1383                 if (fa->fa_info->fib_scope < flp->flowi4_scope)
1384                         continue;
1385                 fib_alias_accessed(fa);
1386                 err = fib_props[fa->fa_type].error;
1387                 if (unlikely(err < 0)) {
1388 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1389                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1390 #endif
1391                         return err;
1392                 }
1393                 if (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)
1394                         continue;
1395                 for (nhsel = 0; nhsel < fi->fib_nhs; nhsel++) {
1396                         const struct fib_nh *nh = &fi->fib_nh[nhsel];
1397
1398                         if (nh->nh_flags & RTNH_F_DEAD)
1399                                 continue;
1400                         if (flp->flowi4_oif && flp->flowi4_oif != nh->nh_oif)
1401                                 continue;
1402
1403                         if (!(fib_flags & FIB_LOOKUP_NOREF))
1404                                 atomic_inc(&fi->fib_clntref);
1405
1406                         res->prefixlen = KEYLENGTH - fa->fa_slen;
1407                         res->nh_sel = nhsel;
1408                         res->type = fa->fa_type;
1409                         res->scope = fi->fib_scope;
1410                         res->fi = fi;
1411                         res->table = tb;
1412                         res->fa_head = &n->leaf;
1413 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1414                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1415 #endif
1416                         return err;
1417                 }
1418         }
1419 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1420         this_cpu_inc(stats->semantic_match_miss);
1421 #endif
1422         goto backtrace;
1423 }
1424 EXPORT_SYMBOL_GPL(fib_table_lookup);
1425
1426 static void fib_remove_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1427                              struct key_vector *l, struct fib_alias *old)
1428 {
1429         /* record the location of the previous list_info entry */
1430         struct hlist_node **pprev = old->fa_list.pprev;
1431         struct fib_alias *fa = hlist_entry(pprev, typeof(*fa), fa_list.next);
1432
1433         /* remove the fib_alias from the list */
1434         hlist_del_rcu(&old->fa_list);
1435
1436         /* if we emptied the list this leaf will be freed and we can sort
1437          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
1438          */
1439         if (hlist_empty(&l->leaf)) {
1440                 put_child_root(tp, t, l->key, NULL);
1441                 node_free(l);
1442                 trie_rebalance(t, tp);
1443                 return;
1444         }
1445
1446         /* only access fa if it is pointing at the last valid hlist_node */
1447         if (*pprev)
1448                 return;
1449
1450         /* update the trie with the latest suffix length */
1451         l->slen = fa->fa_slen;
1452         leaf_pull_suffix(tp, l);
1453 }
1454
1455 /* Caller must hold RTNL. */
1456 int fib_table_delete(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1457 {
1458         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1459         struct fib_alias *fa, *fa_to_delete;
1460         struct key_vector *l, *tp;
1461         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1462         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1463         u8 tos = cfg->fc_tos;
1464         u32 key;
1465
1466         if (plen > KEYLENGTH)
1467                 return -EINVAL;
1468
1469         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1470
1471         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1472                 return -EINVAL;
1473
1474         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1475         if (!l)
1476                 return -ESRCH;
1477
1478         fa = fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, 0);
1479         if (!fa)
1480                 return -ESRCH;
1481
1482         pr_debug("Deleting %08x/%d tos=%d t=%p\n", key, plen, tos, t);
1483
1484         fa_to_delete = NULL;
1485         hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1486                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1487
1488                 if ((fa->fa_slen != slen) || (fa->fa_tos != tos))
1489                         break;
1490
1491                 if ((!cfg->fc_type || fa->fa_type == cfg->fc_type) &&
1492                     (cfg->fc_scope == RT_SCOPE_NOWHERE ||
1493                      fa->fa_info->fib_scope == cfg->fc_scope) &&
1494                     (!cfg->fc_prefsrc ||
1495                      fi->fib_prefsrc == cfg->fc_prefsrc) &&
1496                     (!cfg->fc_protocol ||
1497                      fi->fib_protocol == cfg->fc_protocol) &&
1498                     fib_nh_match(cfg, fi) == 0) {
1499                         fa_to_delete = fa;
1500                         break;
1501                 }
1502         }
1503
1504         if (!fa_to_delete)
1505                 return -ESRCH;
1506
1507         netdev_switch_fib_ipv4_del(key, plen, fa_to_delete->fa_info, tos,
1508                                    cfg->fc_type, tb->tb_id);
1509
1510         rtmsg_fib(RTM_DELROUTE, htonl(key), fa_to_delete, plen, tb->tb_id,
1511                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1512
1513         if (!plen)
1514                 tb->tb_num_default--;
1515
1516         fib_remove_alias(t, tp, l, fa_to_delete);
1517
1518         if (fa_to_delete->fa_state & FA_S_ACCESSED)
1519                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1520
1521         fib_release_info(fa_to_delete->fa_info);
1522         alias_free_mem_rcu(fa_to_delete);
1523         return 0;
1524 }
1525
1526 /* Scan for the next leaf starting at the provided key value */
1527 static struct key_vector *leaf_walk_rcu(struct key_vector **tn, t_key key)
1528 {
1529         struct key_vector *pn, *n = *tn;
1530         unsigned long cindex;
1531
1532         /* record parent node for backtracing */
1533         pn = n;
1534         cindex = n ? get_index(key, n) : 0;
1535
1536         /* this loop is meant to try and find the key in the trie */
1537         while (n) {
1538                 unsigned long idx = get_index(key, n);
1539
1540                 /* guarantee forward progress on the keys */
1541                 if (IS_LEAF(n) && (n->key >= key))
1542                         goto found;
1543                 if (idx >= (1ul << n->bits))
1544                         break;
1545
1546                 /* record parent and next child index */
1547                 pn = n;
1548                 cindex = idx;
1549
1550                 /* descend into the next child */
1551                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1552         }
1553
1554         /* this loop will search for the next leaf with a greater key */
1555         while (pn) {
1556                 /* if we exhausted the parent node we will need to climb */
1557                 if (cindex >= (1ul << pn->bits)) {
1558                         t_key pkey = pn->key;
1559
1560                         pn = node_parent_rcu(pn);
1561                         if (!pn)
1562                                 break;
1563
1564                         cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
1565                         continue;
1566                 }
1567
1568                 /* grab the next available node */
1569                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1570                 if (!n)
1571                         continue;
1572
1573                 /* no need to compare keys since we bumped the index */
1574                 if (IS_LEAF(n))
1575                         goto found;
1576
1577                 /* Rescan start scanning in new node */
1578                 pn = n;
1579                 cindex = 0;
1580         }
1581
1582         *tn = pn;
1583         return NULL; /* Root of trie */
1584 found:
1585         /* if we are at the limit for keys just return NULL for the tnode */
1586         *tn = (n->key == KEY_MAX) ? NULL : pn;
1587         return n;
1588 }
1589
1590 /* Caller must hold RTNL */
1591 void fib_table_flush_external(struct fib_table *tb)
1592 {
1593         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1594         struct fib_alias *fa;
1595         struct key_vector *n, *pn;
1596         unsigned long cindex;
1597
1598         n = rcu_dereference(t->tnode[0]);
1599         if (!n)
1600                 return;
1601
1602         pn = NULL;
1603         cindex = 0;
1604
1605         while (IS_TNODE(n)) {
1606                 /* record pn and cindex for leaf walking */
1607                 pn = n;
1608                 cindex = 1ul << n->bits;
1609 backtrace:
1610                 /* walk trie in reverse order */
1611                 do {
1612                         while (!(cindex--)) {
1613                                 t_key pkey = pn->key;
1614
1615                                 /* if we got the root we are done */
1616                                 pn = node_parent(pn);
1617                                 if (!pn)
1618                                         return;
1619
1620                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1621                         }
1622
1623                         /* grab the next available node */
1624                         n = get_child(pn, cindex);
1625                 } while (!n);
1626         }
1627
1628         hlist_for_each_entry(fa, &n->leaf, fa_list) {
1629                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1630
1631                 if (!fi || !(fi->fib_flags & RTNH_F_EXTERNAL))
1632                         continue;
1633
1634                 netdev_switch_fib_ipv4_del(n->key,
1635                                            KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1636                                            fi, fa->fa_tos,
1637                                            fa->fa_type, tb->tb_id);
1638         }
1639
1640         /* if trie is leaf only loop is completed */
1641         if (pn)
1642                 goto backtrace;
1643 }
1644
1645 /* Caller must hold RTNL. */
1646 int fib_table_flush(struct fib_table *tb)
1647 {
1648         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1649         struct key_vector *n, *pn;
1650         struct hlist_node *tmp;
1651         struct fib_alias *fa;
1652         unsigned long cindex;
1653         unsigned char slen;
1654         int found = 0;
1655
1656         n = rcu_dereference(t->tnode[0]);
1657         if (!n)
1658                 goto flush_complete;
1659
1660         pn = NULL;
1661         cindex = 0;
1662
1663         while (IS_TNODE(n)) {
1664                 /* record pn and cindex for leaf walking */
1665                 pn = n;
1666                 cindex = 1ul << n->bits;
1667 backtrace:
1668                 /* walk trie in reverse order */
1669                 do {
1670                         while (!(cindex--)) {
1671                                 struct key_vector __rcu **cptr;
1672                                 t_key pkey = pn->key;
1673
1674                                 n = pn;
1675                                 pn = node_parent(n);
1676
1677                                 /* resize completed node */
1678                                 cptr = resize(t, n);
1679
1680                                 /* if we got the root we are done */
1681                                 if (!pn)
1682                                         goto flush_complete;
1683
1684                                 pn = container_of(cptr, struct key_vector,
1685                                                   tnode[0]);
1686                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1687                         }
1688
1689                         /* grab the next available node */
1690                         n = get_child(pn, cindex);
1691                 } while (!n);
1692         }
1693
1694         /* track slen in case any prefixes survive */
1695         slen = 0;
1696
1697         hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1698                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1699
1700                 if (fi && (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)) {
1701                         netdev_switch_fib_ipv4_del(n->key,
1702                                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1703                                                    fi, fa->fa_tos,
1704                                                    fa->fa_type, tb->tb_id);
1705                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1706                         fib_release_info(fa->fa_info);
1707                         alias_free_mem_rcu(fa);
1708                         found++;
1709
1710                         continue;
1711                 }
1712
1713                 slen = fa->fa_slen;
1714         }
1715
1716         /* update leaf slen */
1717         n->slen = slen;
1718
1719         if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1720                 put_child_root(pn, t, n->key, NULL);
1721                 node_free(n);
1722         } else {
1723                 leaf_pull_suffix(pn, n);
1724         }
1725
1726         /* if trie is leaf only loop is completed */
1727         if (pn)
1728                 goto backtrace;
1729 flush_complete:
1730         pr_debug("trie_flush found=%d\n", found);
1731         return found;
1732 }
1733
1734 static void __trie_free_rcu(struct rcu_head *head)
1735 {
1736         struct fib_table *tb = container_of(head, struct fib_table, rcu);
1737 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1738         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1739
1740         free_percpu(t->stats);
1741 #endif /* CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
1742         kfree(tb);
1743 }
1744
1745 void fib_free_table(struct fib_table *tb)
1746 {
1747         call_rcu(&tb->rcu, __trie_free_rcu);
1748 }
1749
1750 static int fn_trie_dump_leaf(struct key_vector *l, struct fib_table *tb,
1751                              struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb)
1752 {
1753         __be32 xkey = htonl(l->key);
1754         struct fib_alias *fa;
1755         int i, s_i;
1756
1757         s_i = cb->args[4];
1758         i = 0;
1759
1760         /* rcu_read_lock is hold by caller */
1761         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1762                 if (i < s_i) {
1763                         i++;
1764                         continue;
1765                 }
1766
1767                 if (fib_dump_info(skb, NETLINK_CB(cb->skb).portid,
1768                                   cb->nlh->nlmsg_seq,
1769                                   RTM_NEWROUTE,
1770                                   tb->tb_id,
1771                                   fa->fa_type,
1772                                   xkey,
1773                                   KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1774                                   fa->fa_tos,
1775                                   fa->fa_info, NLM_F_MULTI) < 0) {
1776                         cb->args[4] = i;
1777                         return -1;
1778                 }
1779                 i++;
1780         }
1781
1782         cb->args[4] = i;
1783         return skb->len;
1784 }
1785
1786 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
1787 int fib_table_dump(struct fib_table *tb, struct sk_buff *skb,
1788                    struct netlink_callback *cb)
1789 {
1790         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1791         struct key_vector *l, *tp;
1792         /* Dump starting at last key.
1793          * Note: 0.0.0.0/0 (ie default) is first key.
1794          */
1795         int count = cb->args[2];
1796         t_key key = cb->args[3];
1797
1798         tp = rcu_dereference_rtnl(t->tnode[0]);
1799
1800         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1801                 if (fn_trie_dump_leaf(l, tb, skb, cb) < 0) {
1802                         cb->args[3] = key;
1803                         cb->args[2] = count;
1804                         return -1;
1805                 }
1806
1807                 ++count;
1808                 key = l->key + 1;
1809
1810                 memset(&cb->args[4], 0,
1811                        sizeof(cb->args) - 4*sizeof(cb->args[0]));
1812
1813                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1814                 if (key < l->key)
1815                         break;
1816         }
1817
1818         cb->args[3] = key;
1819         cb->args[2] = count;
1820
1821         return skb->len;
1822 }
1823
1824 void __init fib_trie_init(void)
1825 {
1826         fn_alias_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_alias",
1827                                           sizeof(struct fib_alias),
1828                                           0, SLAB_PANIC, NULL);
1829
1830         trie_leaf_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_trie",
1831                                            LEAF_SIZE,
1832                                            0, SLAB_PANIC, NULL);
1833 }
1834
1835
1836 struct fib_table *fib_trie_table(u32 id)
1837 {
1838         struct fib_table *tb;
1839         struct trie *t;
1840
1841         tb = kmalloc(sizeof(struct fib_table) + sizeof(struct trie),
1842                      GFP_KERNEL);
1843         if (tb == NULL)
1844                 return NULL;
1845
1846         tb->tb_id = id;
1847         tb->tb_default = -1;
1848         tb->tb_num_default = 0;
1849
1850         t = (struct trie *) tb->tb_data;
1851         RCU_INIT_POINTER(t->tnode[0], NULL);
1852 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1853         t->stats = alloc_percpu(struct trie_use_stats);
1854         if (!t->stats) {
1855                 kfree(tb);
1856                 tb = NULL;
1857         }
1858 #endif
1859
1860         return tb;
1861 }
1862
1863 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1864 /* Depth first Trie walk iterator */
1865 struct fib_trie_iter {
1866         struct seq_net_private p;
1867         struct fib_table *tb;
1868         struct key_vector *tnode;
1869         unsigned int index;
1870         unsigned int depth;
1871 };
1872
1873 static struct key_vector *fib_trie_get_next(struct fib_trie_iter *iter)
1874 {
1875         unsigned long cindex = iter->index;
1876         struct key_vector *tn = iter->tnode;
1877         struct key_vector *p;
1878
1879         /* A single entry routing table */
1880         if (!tn)
1881                 return NULL;
1882
1883         pr_debug("get_next iter={node=%p index=%d depth=%d}\n",
1884                  iter->tnode, iter->index, iter->depth);
1885 rescan:
1886         while (cindex < child_length(tn)) {
1887                 struct key_vector *n = get_child_rcu(tn, cindex);
1888
1889                 if (n) {
1890                         if (IS_LEAF(n)) {
1891                                 iter->tnode = tn;
1892                                 iter->index = cindex + 1;
1893                         } else {
1894                                 /* push down one level */
1895                                 iter->tnode = n;
1896                                 iter->index = 0;
1897                                 ++iter->depth;
1898                         }
1899                         return n;
1900                 }
1901
1902                 ++cindex;
1903         }
1904
1905         /* Current node exhausted, pop back up */
1906         p = node_parent_rcu(tn);
1907         if (p) {
1908                 cindex = get_index(tn->key, p) + 1;
1909                 tn = p;
1910                 --iter->depth;
1911                 goto rescan;
1912         }
1913
1914         /* got root? */
1915         return NULL;
1916 }
1917
1918 static struct key_vector *fib_trie_get_first(struct fib_trie_iter *iter,
1919                                              struct trie *t)
1920 {
1921         struct key_vector *n;
1922
1923         if (!t)
1924                 return NULL;
1925
1926         n = rcu_dereference(t->tnode[0]);
1927         if (!n)
1928                 return NULL;
1929
1930         if (IS_TNODE(n)) {
1931                 iter->tnode = n;
1932                 iter->index = 0;
1933                 iter->depth = 1;
1934         } else {
1935                 iter->tnode = NULL;
1936                 iter->index = 0;
1937                 iter->depth = 0;
1938         }
1939
1940         return n;
1941 }
1942
1943 static void trie_collect_stats(struct trie *t, struct trie_stat *s)
1944 {
1945         struct key_vector *n;
1946         struct fib_trie_iter iter;
1947
1948         memset(s, 0, sizeof(*s));
1949
1950         rcu_read_lock();
1951         for (n = fib_trie_get_first(&iter, t); n; n = fib_trie_get_next(&iter)) {
1952                 if (IS_LEAF(n)) {
1953                         struct fib_alias *fa;
1954
1955                         s->leaves++;
1956                         s->totdepth += iter.depth;
1957                         if (iter.depth > s->maxdepth)
1958                                 s->maxdepth = iter.depth;
1959
1960                         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list)
1961                                 ++s->prefixes;
1962                 } else {
1963                         s->tnodes++;
1964                         if (n->bits < MAX_STAT_DEPTH)
1965                                 s->nodesizes[n->bits]++;
1966                         s->nullpointers += n->empty_children;
1967                 }
1968         }
1969         rcu_read_unlock();
1970 }
1971
1972 /*
1973  *      This outputs /proc/net/fib_triestats
1974  */
1975 static void trie_show_stats(struct seq_file *seq, struct trie_stat *stat)
1976 {
1977         unsigned int i, max, pointers, bytes, avdepth;
1978
1979         if (stat->leaves)
1980                 avdepth = stat->totdepth*100 / stat->leaves;
1981         else
1982                 avdepth = 0;
1983
1984         seq_printf(seq, "\tAver depth:     %u.%02d\n",
1985                    avdepth / 100, avdepth % 100);
1986         seq_printf(seq, "\tMax depth:      %u\n", stat->maxdepth);
1987
1988         seq_printf(seq, "\tLeaves:         %u\n", stat->leaves);
1989         bytes = LEAF_SIZE * stat->leaves;
1990
1991         seq_printf(seq, "\tPrefixes:       %u\n", stat->prefixes);
1992         bytes += sizeof(struct fib_alias) * stat->prefixes;
1993
1994         seq_printf(seq, "\tInternal nodes: %u\n\t", stat->tnodes);
1995         bytes += TNODE_SIZE(0) * stat->tnodes;
1996
1997         max = MAX_STAT_DEPTH;
1998         while (max > 0 && stat->nodesizes[max-1] == 0)
1999                 max--;
2000
2001         pointers = 0;
2002         for (i = 1; i < max; i++)
2003                 if (stat->nodesizes[i] != 0) {
2004                         seq_printf(seq, "  %u: %u",  i, stat->nodesizes[i]);
2005                         pointers += (1<<i) * stat->nodesizes[i];
2006                 }
2007         seq_putc(seq, '\n');
2008         seq_printf(seq, "\tPointers: %u\n", pointers);
2009
2010         bytes += sizeof(struct key_vector *) * pointers;
2011         seq_printf(seq, "Null ptrs: %u\n", stat->nullpointers);
2012         seq_printf(seq, "Total size: %u  kB\n", (bytes + 1023) / 1024);
2013 }
2014
2015 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2016 static void trie_show_usage(struct seq_file *seq,
2017                             const struct trie_use_stats __percpu *stats)
2018 {
2019         struct trie_use_stats s = { 0 };
2020         int cpu;
2021
2022         /* loop through all of the CPUs and gather up the stats */
2023         for_each_possible_cpu(cpu) {
2024                 const struct trie_use_stats *pcpu = per_cpu_ptr(stats, cpu);
2025
2026                 s.gets += pcpu->gets;
2027                 s.backtrack += pcpu->backtrack;
2028                 s.semantic_match_passed += pcpu->semantic_match_passed;
2029                 s.semantic_match_miss += pcpu->semantic_match_miss;
2030                 s.null_node_hit += pcpu->null_node_hit;
2031                 s.resize_node_skipped += pcpu->resize_node_skipped;
2032         }
2033
2034         seq_printf(seq, "\nCounters:\n---------\n");
2035         seq_printf(seq, "gets = %u\n", s.gets);
2036         seq_printf(seq, "backtracks = %u\n", s.backtrack);
2037         seq_printf(seq, "semantic match passed = %u\n",
2038                    s.semantic_match_passed);
2039         seq_printf(seq, "semantic match miss = %u\n", s.semantic_match_miss);
2040         seq_printf(seq, "null node hit= %u\n", s.null_node_hit);
2041         seq_printf(seq, "skipped node resize = %u\n\n", s.resize_node_skipped);
2042 }
2043 #endif /*  CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
2044
2045 static void fib_table_print(struct seq_file *seq, struct fib_table *tb)
2046 {
2047         if (tb->tb_id == RT_TABLE_LOCAL)
2048                 seq_puts(seq, "Local:\n");
2049         else if (tb->tb_id == RT_TABLE_MAIN)
2050                 seq_puts(seq, "Main:\n");
2051         else
2052                 seq_printf(seq, "Id %d:\n", tb->tb_id);
2053 }
2054
2055
2056 static int fib_triestat_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2057 {
2058         struct net *net = (struct net *)seq->private;
2059         unsigned int h;
2060
2061         seq_printf(seq,
2062                    "Basic info: size of leaf:"
2063                    " %Zd bytes, size of tnode: %Zd bytes.\n",
2064                    LEAF_SIZE, TNODE_SIZE(0));
2065
2066         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2067                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2068                 struct fib_table *tb;
2069
2070                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2071                         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
2072                         struct trie_stat stat;
2073
2074                         if (!t)
2075                                 continue;
2076
2077                         fib_table_print(seq, tb);
2078
2079                         trie_collect_stats(t, &stat);
2080                         trie_show_stats(seq, &stat);
2081 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2082                         trie_show_usage(seq, t->stats);
2083 #endif
2084                 }
2085         }
2086
2087         return 0;
2088 }
2089
2090 static int fib_triestat_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2091 {
2092         return single_open_net(inode, file, fib_triestat_seq_show);
2093 }
2094
2095 static const struct file_operations fib_triestat_fops = {
2096         .owner  = THIS_MODULE,
2097         .open   = fib_triestat_seq_open,
2098         .read   = seq_read,
2099         .llseek = seq_lseek,
2100         .release = single_release_net,
2101 };
2102
2103 static struct key_vector *fib_trie_get_idx(struct seq_file *seq, loff_t pos)
2104 {
2105         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2106         struct net *net = seq_file_net(seq);
2107         loff_t idx = 0;
2108         unsigned int h;
2109
2110         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2111                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2112                 struct fib_table *tb;
2113
2114                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2115                         struct key_vector *n;
2116
2117                         for (n = fib_trie_get_first(iter,
2118                                                     (struct trie *) tb->tb_data);
2119                              n; n = fib_trie_get_next(iter))
2120                                 if (pos == idx++) {
2121                                         iter->tb = tb;
2122                                         return n;
2123                                 }
2124                 }
2125         }
2126
2127         return NULL;
2128 }
2129
2130 static void *fib_trie_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2131         __acquires(RCU)
2132 {
2133         rcu_read_lock();
2134         return fib_trie_get_idx(seq, *pos);
2135 }
2136
2137 static void *fib_trie_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2138 {
2139         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2140         struct net *net = seq_file_net(seq);
2141         struct fib_table *tb = iter->tb;
2142         struct hlist_node *tb_node;
2143         unsigned int h;
2144         struct key_vector *n;
2145
2146         ++*pos;
2147         /* next node in same table */
2148         n = fib_trie_get_next(iter);
2149         if (n)
2150                 return n;
2151
2152         /* walk rest of this hash chain */
2153         h = tb->tb_id & (FIB_TABLE_HASHSZ - 1);
2154         while ((tb_node = rcu_dereference(hlist_next_rcu(&tb->tb_hlist)))) {
2155                 tb = hlist_entry(tb_node, struct fib_table, tb_hlist);
2156                 n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2157                 if (n)
2158                         goto found;
2159         }
2160
2161         /* new hash chain */
2162         while (++h < FIB_TABLE_HASHSZ) {
2163                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2164                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2165                         n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2166                         if (n)
2167                                 goto found;
2168                 }
2169         }
2170         return NULL;
2171
2172 found:
2173         iter->tb = tb;
2174         return n;
2175 }
2176
2177 static void fib_trie_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2178         __releases(RCU)
2179 {
2180         rcu_read_unlock();
2181 }
2182
2183 static void seq_indent(struct seq_file *seq, int n)
2184 {
2185         while (n-- > 0)
2186                 seq_puts(seq, "   ");
2187 }
2188
2189 static inline const char *rtn_scope(char *buf, size_t len, enum rt_scope_t s)
2190 {
2191         switch (s) {
2192         case RT_SCOPE_UNIVERSE: return "universe";
2193         case RT_SCOPE_SITE:     return "site";
2194         case RT_SCOPE_LINK:     return "link";
2195         case RT_SCOPE_HOST:     return "host";
2196         case RT_SCOPE_NOWHERE:  return "nowhere";
2197         default:
2198                 snprintf(buf, len, "scope=%d", s);
2199                 return buf;
2200         }
2201 }
2202
2203 static const char *const rtn_type_names[__RTN_MAX] = {
2204         [RTN_UNSPEC] = "UNSPEC",
2205         [RTN_UNICAST] = "UNICAST",
2206         [RTN_LOCAL] = "LOCAL",
2207         [RTN_BROADCAST] = "BROADCAST",
2208         [RTN_ANYCAST] = "ANYCAST",
2209         [RTN_MULTICAST] = "MULTICAST",
2210         [RTN_BLACKHOLE] = "BLACKHOLE",
2211         [RTN_UNREACHABLE] = "UNREACHABLE",
2212         [RTN_PROHIBIT] = "PROHIBIT",
2213         [RTN_THROW] = "THROW",
2214         [RTN_NAT] = "NAT",
2215         [RTN_XRESOLVE] = "XRESOLVE",
2216 };
2217
2218 static inline const char *rtn_type(char *buf, size_t len, unsigned int t)
2219 {
2220         if (t < __RTN_MAX && rtn_type_names[t])
2221                 return rtn_type_names[t];
2222         snprintf(buf, len, "type %u", t);
2223         return buf;
2224 }
2225
2226 /* Pretty print the trie */
2227 static int fib_trie_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2228 {
2229         const struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2230         struct key_vector *n = v;
2231
2232         if (!node_parent_rcu(n))
2233                 fib_table_print(seq, iter->tb);
2234
2235         if (IS_TNODE(n)) {
2236                 __be32 prf = htonl(n->key);
2237
2238                 seq_indent(seq, iter->depth-1);
2239                 seq_printf(seq, "  +-- %pI4/%zu %u %u %u\n",
2240                            &prf, KEYLENGTH - n->pos - n->bits, n->bits,
2241                            n->full_children, n->empty_children);
2242         } else {
2243                 __be32 val = htonl(n->key);
2244                 struct fib_alias *fa;
2245
2246                 seq_indent(seq, iter->depth);
2247                 seq_printf(seq, "  |-- %pI4\n", &val);
2248
2249                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
2250                         char buf1[32], buf2[32];
2251
2252                         seq_indent(seq, iter->depth + 1);
2253                         seq_printf(seq, "  /%zu %s %s",
2254                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2255                                    rtn_scope(buf1, sizeof(buf1),
2256                                              fa->fa_info->fib_scope),
2257                                    rtn_type(buf2, sizeof(buf2),
2258                                             fa->fa_type));
2259                         if (fa->fa_tos)
2260                                 seq_printf(seq, " tos=%d", fa->fa_tos);
2261                         seq_putc(seq, '\n');
2262                 }
2263         }
2264
2265         return 0;
2266 }
2267
2268 static const struct seq_operations fib_trie_seq_ops = {
2269         .start  = fib_trie_seq_start,
2270         .next   = fib_trie_seq_next,
2271         .stop   = fib_trie_seq_stop,
2272         .show   = fib_trie_seq_show,
2273 };
2274
2275 static int fib_trie_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2276 {
2277         return seq_open_net(inode, file, &fib_trie_seq_ops,
2278                             sizeof(struct fib_trie_iter));
2279 }
2280
2281 static const struct file_operations fib_trie_fops = {
2282         .owner  = THIS_MODULE,
2283         .open   = fib_trie_seq_open,
2284         .read   = seq_read,
2285         .llseek = seq_lseek,
2286         .release = seq_release_net,
2287 };
2288
2289 struct fib_route_iter {
2290         struct seq_net_private p;
2291         struct fib_table *main_tb;
2292         struct key_vector *tnode;
2293         loff_t  pos;
2294         t_key   key;
2295 };
2296
2297 static struct key_vector *fib_route_get_idx(struct fib_route_iter *iter,
2298                                             loff_t pos)
2299 {
2300         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2301         struct key_vector *l, **tp = &iter->tnode;
2302         struct trie *t;
2303         t_key key;
2304
2305         /* use cache location of next-to-find key */
2306         if (iter->pos > 0 && pos >= iter->pos) {
2307                 pos -= iter->pos;
2308                 key = iter->key;
2309         } else {
2310                 t = (struct trie *)tb->tb_data;
2311                 iter->tnode = rcu_dereference_rtnl(t->tnode[0]);
2312                 iter->pos = 0;
2313                 key = 0;
2314         }
2315
2316         while ((l = leaf_walk_rcu(tp, key)) != NULL) {
2317                 key = l->key + 1;
2318                 iter->pos++;
2319
2320                 if (pos-- <= 0)
2321                         break;
2322
2323                 l = NULL;
2324
2325                 /* handle unlikely case of a key wrap */
2326                 if (!key)
2327                         break;
2328         }
2329
2330         if (l)
2331                 iter->key = key;        /* remember it */
2332         else
2333                 iter->pos = 0;          /* forget it */
2334
2335         return l;
2336 }
2337
2338 static void *fib_route_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2339         __acquires(RCU)
2340 {
2341         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2342         struct fib_table *tb;
2343         struct trie *t;
2344
2345         rcu_read_lock();
2346
2347         tb = fib_get_table(seq_file_net(seq), RT_TABLE_MAIN);
2348         if (!tb)
2349                 return NULL;
2350
2351         iter->main_tb = tb;
2352
2353         if (*pos != 0)
2354                 return fib_route_get_idx(iter, *pos);
2355
2356         t = (struct trie *)tb->tb_data;
2357         iter->tnode = rcu_dereference_rtnl(t->tnode[0]);
2358         iter->pos = 0;
2359         iter->key = 0;
2360
2361         return SEQ_START_TOKEN;
2362 }
2363
2364 static void *fib_route_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2365 {
2366         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2367         struct key_vector *l = NULL;
2368         t_key key = iter->key;
2369
2370         ++*pos;
2371
2372         /* only allow key of 0 for start of sequence */
2373         if ((v == SEQ_START_TOKEN) || key)
2374                 l = leaf_walk_rcu(&iter->tnode, key);
2375
2376         if (l) {
2377                 iter->key = l->key + 1;
2378                 iter->pos++;
2379         } else {
2380                 iter->pos = 0;
2381         }
2382
2383         return l;
2384 }
2385
2386 static void fib_route_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2387         __releases(RCU)
2388 {
2389         rcu_read_unlock();
2390 }
2391
2392 static unsigned int fib_flag_trans(int type, __be32 mask, const struct fib_info *fi)
2393 {
2394         unsigned int flags = 0;
2395
2396         if (type == RTN_UNREACHABLE || type == RTN_PROHIBIT)
2397                 flags = RTF_REJECT;
2398         if (fi && fi->fib_nh->nh_gw)
2399                 flags |= RTF_GATEWAY;
2400         if (mask == htonl(0xFFFFFFFF))
2401                 flags |= RTF_HOST;
2402         flags |= RTF_UP;
2403         return flags;
2404 }
2405
2406 /*
2407  *      This outputs /proc/net/route.
2408  *      The format of the file is not supposed to be changed
2409  *      and needs to be same as fib_hash output to avoid breaking
2410  *      legacy utilities
2411  */
2412 static int fib_route_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2413 {
2414         struct fib_alias *fa;
2415         struct key_vector *l = v;
2416         __be32 prefix;
2417
2418         if (v == SEQ_START_TOKEN) {
2419                 seq_printf(seq, "%-127s\n", "Iface\tDestination\tGateway "
2420                            "\tFlags\tRefCnt\tUse\tMetric\tMask\t\tMTU"
2421                            "\tWindow\tIRTT");
2422                 return 0;
2423         }
2424
2425         prefix = htonl(l->key);
2426
2427         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
2428                 const struct fib_info *fi = fa->fa_info;
2429                 __be32 mask = inet_make_mask(KEYLENGTH - fa->fa_slen);
2430                 unsigned int flags = fib_flag_trans(fa->fa_type, mask, fi);
2431
2432                 if ((fa->fa_type == RTN_BROADCAST) ||
2433                     (fa->fa_type == RTN_MULTICAST))
2434                         continue;
2435
2436                 seq_setwidth(seq, 127);
2437
2438                 if (fi)
2439                         seq_printf(seq,
2440                                    "%s\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2441                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2442                                    fi->fib_dev ? fi->fib_dev->name : "*",
2443                                    prefix,
2444                                    fi->fib_nh->nh_gw, flags, 0, 0,
2445                                    fi->fib_priority,
2446                                    mask,
2447                                    (fi->fib_advmss ?
2448                                     fi->fib_advmss + 40 : 0),
2449                                    fi->fib_window,
2450                                    fi->fib_rtt >> 3);
2451                 else
2452                         seq_printf(seq,
2453                                    "*\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2454                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2455                                    prefix, 0, flags, 0, 0, 0,
2456                                    mask, 0, 0, 0);
2457
2458                 seq_pad(seq, '\n');
2459         }
2460
2461         return 0;
2462 }
2463
2464 static const struct seq_operations fib_route_seq_ops = {
2465         .start  = fib_route_seq_start,
2466         .next   = fib_route_seq_next,
2467         .stop   = fib_route_seq_stop,
2468         .show   = fib_route_seq_show,
2469 };
2470
2471 static int fib_route_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2472 {
2473         return seq_open_net(inode, file, &fib_route_seq_ops,
2474                             sizeof(struct fib_route_iter));
2475 }
2476
2477 static const struct file_operations fib_route_fops = {
2478         .owner  = THIS_MODULE,
2479         .open   = fib_route_seq_open,
2480         .read   = seq_read,
2481         .llseek = seq_lseek,
2482         .release = seq_release_net,
2483 };
2484
2485 int __net_init fib_proc_init(struct net *net)
2486 {
2487         if (!proc_create("fib_trie", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_trie_fops))
2488                 goto out1;
2489
2490         if (!proc_create("fib_triestat", S_IRUGO, net->proc_net,
2491                          &fib_triestat_fops))
2492                 goto out2;
2493
2494         if (!proc_create("route", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_route_fops))
2495                 goto out3;
2496
2497         return 0;
2498
2499 out3:
2500         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2501 out2:
2502         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2503 out1:
2504         return -ENOMEM;
2505 }
2506
2507 void __net_exit fib_proc_exit(struct net *net)
2508 {
2509         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2510         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2511         remove_proc_entry("route", net->proc_net);
2512 }
2513
2514 #endif /* CONFIG_PROC_FS */