percpu: skip chunks if the alloc does not fit in the contig hint
[linux-block.git] / mm / percpu.c
1 /*
2  * mm/percpu.c - percpu memory allocator
3  *
4  * Copyright (C) 2009           SUSE Linux Products GmbH
5  * Copyright (C) 2009           Tejun Heo <tj@kernel.org>
6  *
7  * This file is released under the GPLv2 license.
8  *
9  * The percpu allocator handles both static and dynamic areas.  Percpu
10  * areas are allocated in chunks which are divided into units.  There is
11  * a 1-to-1 mapping for units to possible cpus.  These units are grouped
12  * based on NUMA properties of the machine.
13  *
14  *  c0                           c1                         c2
15  *  -------------------          -------------------        ------------
16  * | u0 | u1 | u2 | u3 |        | u0 | u1 | u2 | u3 |      | u0 | u1 | u
17  *  -------------------  ......  -------------------  ....  ------------
18  *
19  * Allocation is done by offsets into a unit's address space.  Ie., an
20  * area of 512 bytes at 6k in c1 occupies 512 bytes at 6k in c1:u0,
21  * c1:u1, c1:u2, etc.  On NUMA machines, the mapping may be non-linear
22  * and even sparse.  Access is handled by configuring percpu base
23  * registers according to the cpu to unit mappings and offsetting the
24  * base address using pcpu_unit_size.
25  *
26  * There is special consideration for the first chunk which must handle
27  * the static percpu variables in the kernel image as allocation services
28  * are not online yet.  In short, the first chunk is structure like so:
29  *
30  *                  <Static | [Reserved] | Dynamic>
31  *
32  * The static data is copied from the original section managed by the
33  * linker.  The reserved section, if non-zero, primarily manages static
34  * percpu variables from kernel modules.  Finally, the dynamic section
35  * takes care of normal allocations.
36  *
37  * Allocation state in each chunk is kept using an array of integers
38  * on chunk->map.  A positive value in the map represents a free
39  * region and negative allocated.  Allocation inside a chunk is done
40  * by scanning this map sequentially and serving the first matching
41  * entry.  This is mostly copied from the percpu_modalloc() allocator.
42  * Chunks can be determined from the address using the index field
43  * in the page struct. The index field contains a pointer to the chunk.
44  *
45  * These chunks are organized into lists according to free_size and
46  * tries to allocate from the fullest chunk first. Each chunk maintains
47  * a maximum contiguous area size hint which is guaranteed to be equal
48  * to or larger than the maximum contiguous area in the chunk. This
49  * helps prevent the allocator from iterating over chunks unnecessarily.
50  *
51  * To use this allocator, arch code should do the following:
52  *
53  * - define __addr_to_pcpu_ptr() and __pcpu_ptr_to_addr() to translate
54  *   regular address to percpu pointer and back if they need to be
55  *   different from the default
56  *
57  * - use pcpu_setup_first_chunk() during percpu area initialization to
58  *   setup the first chunk containing the kernel static percpu area
59  */
60
61 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
62
63 #include <linux/bitmap.h>
64 #include <linux/bootmem.h>
65 #include <linux/err.h>
66 #include <linux/lcm.h>
67 #include <linux/list.h>
68 #include <linux/log2.h>
69 #include <linux/mm.h>
70 #include <linux/module.h>
71 #include <linux/mutex.h>
72 #include <linux/percpu.h>
73 #include <linux/pfn.h>
74 #include <linux/slab.h>
75 #include <linux/spinlock.h>
76 #include <linux/vmalloc.h>
77 #include <linux/workqueue.h>
78 #include <linux/kmemleak.h>
79
80 #include <asm/cacheflush.h>
81 #include <asm/sections.h>
82 #include <asm/tlbflush.h>
83 #include <asm/io.h>
84
85 #define CREATE_TRACE_POINTS
86 #include <trace/events/percpu.h>
87
88 #include "percpu-internal.h"
89
90 /* the slots are sorted by free bytes left, 1-31 bytes share the same slot */
91 #define PCPU_SLOT_BASE_SHIFT            5
92
93 #define PCPU_EMPTY_POP_PAGES_LOW        2
94 #define PCPU_EMPTY_POP_PAGES_HIGH       4
95
96 #ifdef CONFIG_SMP
97 /* default addr <-> pcpu_ptr mapping, override in asm/percpu.h if necessary */
98 #ifndef __addr_to_pcpu_ptr
99 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)                                        \
100         (void __percpu *)((unsigned long)(addr) -                       \
101                           (unsigned long)pcpu_base_addr +               \
102                           (unsigned long)__per_cpu_start)
103 #endif
104 #ifndef __pcpu_ptr_to_addr
105 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)                                         \
106         (void __force *)((unsigned long)(ptr) +                         \
107                          (unsigned long)pcpu_base_addr -                \
108                          (unsigned long)__per_cpu_start)
109 #endif
110 #else   /* CONFIG_SMP */
111 /* on UP, it's always identity mapped */
112 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)        (void __percpu *)(addr)
113 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)         (void __force *)(ptr)
114 #endif  /* CONFIG_SMP */
115
116 static int pcpu_unit_pages __ro_after_init;
117 static int pcpu_unit_size __ro_after_init;
118 static int pcpu_nr_units __ro_after_init;
119 static int pcpu_atom_size __ro_after_init;
120 int pcpu_nr_slots __ro_after_init;
121 static size_t pcpu_chunk_struct_size __ro_after_init;
122
123 /* cpus with the lowest and highest unit addresses */
124 static unsigned int pcpu_low_unit_cpu __ro_after_init;
125 static unsigned int pcpu_high_unit_cpu __ro_after_init;
126
127 /* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
128 void *pcpu_base_addr __ro_after_init;
129 EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
130
131 static const int *pcpu_unit_map __ro_after_init;                /* cpu -> unit */
132 const unsigned long *pcpu_unit_offsets __ro_after_init; /* cpu -> unit offset */
133
134 /* group information, used for vm allocation */
135 static int pcpu_nr_groups __ro_after_init;
136 static const unsigned long *pcpu_group_offsets __ro_after_init;
137 static const size_t *pcpu_group_sizes __ro_after_init;
138
139 /*
140  * The first chunk which always exists.  Note that unlike other
141  * chunks, this one can be allocated and mapped in several different
142  * ways and thus often doesn't live in the vmalloc area.
143  */
144 struct pcpu_chunk *pcpu_first_chunk __ro_after_init;
145
146 /*
147  * Optional reserved chunk.  This chunk reserves part of the first
148  * chunk and serves it for reserved allocations.  When the reserved
149  * region doesn't exist, the following variable is NULL.
150  */
151 struct pcpu_chunk *pcpu_reserved_chunk __ro_after_init;
152
153 DEFINE_SPINLOCK(pcpu_lock);     /* all internal data structures */
154 static DEFINE_MUTEX(pcpu_alloc_mutex);  /* chunk create/destroy, [de]pop, map ext */
155
156 struct list_head *pcpu_slot __ro_after_init; /* chunk list slots */
157
158 /* chunks which need their map areas extended, protected by pcpu_lock */
159 static LIST_HEAD(pcpu_map_extend_chunks);
160
161 /*
162  * The number of empty populated pages, protected by pcpu_lock.  The
163  * reserved chunk doesn't contribute to the count.
164  */
165 int pcpu_nr_empty_pop_pages;
166
167 /*
168  * Balance work is used to populate or destroy chunks asynchronously.  We
169  * try to keep the number of populated free pages between
170  * PCPU_EMPTY_POP_PAGES_LOW and HIGH for atomic allocations and at most one
171  * empty chunk.
172  */
173 static void pcpu_balance_workfn(struct work_struct *work);
174 static DECLARE_WORK(pcpu_balance_work, pcpu_balance_workfn);
175 static bool pcpu_async_enabled __read_mostly;
176 static bool pcpu_atomic_alloc_failed;
177
178 static void pcpu_schedule_balance_work(void)
179 {
180         if (pcpu_async_enabled)
181                 schedule_work(&pcpu_balance_work);
182 }
183
184 /**
185  * pcpu_addr_in_chunk - check if the address is served from this chunk
186  * @chunk: chunk of interest
187  * @addr: percpu address
188  *
189  * RETURNS:
190  * True if the address is served from this chunk.
191  */
192 static bool pcpu_addr_in_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, void *addr)
193 {
194         void *start_addr, *end_addr;
195
196         if (!chunk)
197                 return false;
198
199         start_addr = chunk->base_addr + chunk->start_offset;
200         end_addr = chunk->base_addr + chunk->nr_pages * PAGE_SIZE -
201                    chunk->end_offset;
202
203         return addr >= start_addr && addr < end_addr;
204 }
205
206 static int __pcpu_size_to_slot(int size)
207 {
208         int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
209         return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
210 }
211
212 static int pcpu_size_to_slot(int size)
213 {
214         if (size == pcpu_unit_size)
215                 return pcpu_nr_slots - 1;
216         return __pcpu_size_to_slot(size);
217 }
218
219 static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
220 {
221         if (chunk->free_bytes < PCPU_MIN_ALLOC_SIZE || chunk->contig_bits == 0)
222                 return 0;
223
224         return pcpu_size_to_slot(chunk->free_bytes);
225 }
226
227 /* set the pointer to a chunk in a page struct */
228 static void pcpu_set_page_chunk(struct page *page, struct pcpu_chunk *pcpu)
229 {
230         page->index = (unsigned long)pcpu;
231 }
232
233 /* obtain pointer to a chunk from a page struct */
234 static struct pcpu_chunk *pcpu_get_page_chunk(struct page *page)
235 {
236         return (struct pcpu_chunk *)page->index;
237 }
238
239 static int __maybe_unused pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
240 {
241         return pcpu_unit_map[cpu] * pcpu_unit_pages + page_idx;
242 }
243
244 static unsigned long pcpu_unit_page_offset(unsigned int cpu, int page_idx)
245 {
246         return pcpu_unit_offsets[cpu] + (page_idx << PAGE_SHIFT);
247 }
248
249 static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
250                                      unsigned int cpu, int page_idx)
251 {
252         return (unsigned long)chunk->base_addr +
253                pcpu_unit_page_offset(cpu, page_idx);
254 }
255
256 static void pcpu_next_unpop(unsigned long *bitmap, int *rs, int *re, int end)
257 {
258         *rs = find_next_zero_bit(bitmap, end, *rs);
259         *re = find_next_bit(bitmap, end, *rs + 1);
260 }
261
262 static void pcpu_next_pop(unsigned long *bitmap, int *rs, int *re, int end)
263 {
264         *rs = find_next_bit(bitmap, end, *rs);
265         *re = find_next_zero_bit(bitmap, end, *rs + 1);
266 }
267
268 /*
269  * Bitmap region iterators.  Iterates over the bitmap between
270  * [@start, @end) in @chunk.  @rs and @re should be integer variables
271  * and will be set to start and end index of the current free region.
272  */
273 #define pcpu_for_each_unpop_region(bitmap, rs, re, start, end)               \
274         for ((rs) = (start), pcpu_next_unpop((bitmap), &(rs), &(re), (end)); \
275              (rs) < (re);                                                    \
276              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_unpop((bitmap), &(rs), &(re), (end)))
277
278 #define pcpu_for_each_pop_region(bitmap, rs, re, start, end)                 \
279         for ((rs) = (start), pcpu_next_pop((bitmap), &(rs), &(re), (end));   \
280              (rs) < (re);                                                    \
281              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_pop((bitmap), &(rs), &(re), (end)))
282
283 /*
284  * The following are helper functions to help access bitmaps and convert
285  * between bitmap offsets to address offsets.
286  */
287 static unsigned long *pcpu_index_alloc_map(struct pcpu_chunk *chunk, int index)
288 {
289         return chunk->alloc_map +
290                (index * PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS / BITS_PER_LONG);
291 }
292
293 static unsigned long pcpu_off_to_block_index(int off)
294 {
295         return off / PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
296 }
297
298 static unsigned long pcpu_off_to_block_off(int off)
299 {
300         return off & (PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS - 1);
301 }
302
303 /**
304  * pcpu_mem_zalloc - allocate memory
305  * @size: bytes to allocate
306  *
307  * Allocate @size bytes.  If @size is smaller than PAGE_SIZE,
308  * kzalloc() is used; otherwise, vzalloc() is used.  The returned
309  * memory is always zeroed.
310  *
311  * CONTEXT:
312  * Does GFP_KERNEL allocation.
313  *
314  * RETURNS:
315  * Pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
316  */
317 static void *pcpu_mem_zalloc(size_t size)
318 {
319         if (WARN_ON_ONCE(!slab_is_available()))
320                 return NULL;
321
322         if (size <= PAGE_SIZE)
323                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
324         else
325                 return vzalloc(size);
326 }
327
328 /**
329  * pcpu_mem_free - free memory
330  * @ptr: memory to free
331  *
332  * Free @ptr.  @ptr should have been allocated using pcpu_mem_zalloc().
333  */
334 static void pcpu_mem_free(void *ptr)
335 {
336         kvfree(ptr);
337 }
338
339 /**
340  * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
341  * @chunk: chunk of interest
342  * @oslot: the previous slot it was on
343  *
344  * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
345  * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
346  * moved to the slot.  Note that the reserved chunk is never put on
347  * chunk slots.
348  *
349  * CONTEXT:
350  * pcpu_lock.
351  */
352 static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
353 {
354         int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
355
356         if (chunk != pcpu_reserved_chunk && oslot != nslot) {
357                 if (oslot < nslot)
358                         list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
359                 else
360                         list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
361         }
362 }
363
364 /**
365  * pcpu_cnt_pop_pages- counts populated backing pages in range
366  * @chunk: chunk of interest
367  * @bit_off: start offset
368  * @bits: size of area to check
369  *
370  * Calculates the number of populated pages in the region
371  * [page_start, page_end).  This keeps track of how many empty populated
372  * pages are available and decide if async work should be scheduled.
373  *
374  * RETURNS:
375  * The nr of populated pages.
376  */
377 static inline int pcpu_cnt_pop_pages(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off,
378                                      int bits)
379 {
380         int page_start = PFN_UP(bit_off * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
381         int page_end = PFN_DOWN((bit_off + bits) * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
382
383         if (page_start >= page_end)
384                 return 0;
385
386         /*
387          * bitmap_weight counts the number of bits set in a bitmap up to
388          * the specified number of bits.  This is counting the populated
389          * pages up to page_end and then subtracting the populated pages
390          * up to page_start to count the populated pages in
391          * [page_start, page_end).
392          */
393         return bitmap_weight(chunk->populated, page_end) -
394                bitmap_weight(chunk->populated, page_start);
395 }
396
397 /**
398  * pcpu_chunk_update - updates the chunk metadata given a free area
399  * @chunk: chunk of interest
400  * @bit_off: chunk offset
401  * @bits: size of free area
402  *
403  * This updates the chunk's contig hint and starting offset given a free area.
404  */
405 static void pcpu_chunk_update(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off, int bits)
406 {
407         if (bits > chunk->contig_bits) {
408                 chunk->contig_bits_start = bit_off;
409                 chunk->contig_bits = bits;
410         }
411 }
412
413 /**
414  * pcpu_chunk_refresh_hint - updates metadata about a chunk
415  * @chunk: chunk of interest
416  *
417  * Iterates over the chunk to find the largest free area.
418  *
419  * Updates:
420  *      chunk->contig_bits
421  *      chunk->contig_bits_start
422  *      nr_empty_pop_pages
423  */
424 static void pcpu_chunk_refresh_hint(struct pcpu_chunk *chunk)
425 {
426         int bits, nr_empty_pop_pages;
427         int rs, re; /* region start, region end */
428
429         /* clear metadata */
430         chunk->contig_bits = 0;
431
432         bits = nr_empty_pop_pages = 0;
433         pcpu_for_each_unpop_region(chunk->alloc_map, rs, re, chunk->first_bit,
434                                    pcpu_chunk_map_bits(chunk)) {
435                 bits = re - rs;
436
437                 pcpu_chunk_update(chunk, rs, bits);
438
439                 nr_empty_pop_pages += pcpu_cnt_pop_pages(chunk, rs, bits);
440         }
441
442         /*
443          * Keep track of nr_empty_pop_pages.
444          *
445          * The chunk maintains the previous number of free pages it held,
446          * so the delta is used to update the global counter.  The reserved
447          * chunk is not part of the free page count as they are populated
448          * at init and are special to serving reserved allocations.
449          */
450         if (chunk != pcpu_reserved_chunk)
451                 pcpu_nr_empty_pop_pages +=
452                         (nr_empty_pop_pages - chunk->nr_empty_pop_pages);
453
454         chunk->nr_empty_pop_pages = nr_empty_pop_pages;
455 }
456
457 /**
458  * pcpu_block_update - updates a block given a free area
459  * @block: block of interest
460  * @start: start offset in block
461  * @end: end offset in block
462  *
463  * Updates a block given a known free area.  The region [start, end) is
464  * expected to be the entirety of the free area within a block.
465  */
466 static void pcpu_block_update(struct pcpu_block_md *block, int start, int end)
467 {
468         int contig = end - start;
469
470         block->first_free = min(block->first_free, start);
471         if (start == 0)
472                 block->left_free = contig;
473
474         if (end == PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS)
475                 block->right_free = contig;
476
477         if (contig > block->contig_hint) {
478                 block->contig_hint_start = start;
479                 block->contig_hint = contig;
480         }
481 }
482
483 /**
484  * pcpu_block_refresh_hint
485  * @chunk: chunk of interest
486  * @index: index of the metadata block
487  *
488  * Scans over the block beginning at first_free and updates the block
489  * metadata accordingly.
490  */
491 static void pcpu_block_refresh_hint(struct pcpu_chunk *chunk, int index)
492 {
493         struct pcpu_block_md *block = chunk->md_blocks + index;
494         unsigned long *alloc_map = pcpu_index_alloc_map(chunk, index);
495         int rs, re;     /* region start, region end */
496
497         /* clear hints */
498         block->contig_hint = 0;
499         block->left_free = block->right_free = 0;
500
501         /* iterate over free areas and update the contig hints */
502         pcpu_for_each_unpop_region(alloc_map, rs, re, block->first_free,
503                                    PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS) {
504                 pcpu_block_update(block, rs, re);
505         }
506 }
507
508 /**
509  * pcpu_block_update_hint_alloc - update hint on allocation path
510  * @chunk: chunk of interest
511  * @bit_off: chunk offset
512  * @bits: size of request
513  */
514 static void pcpu_block_update_hint_alloc(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off,
515                                          int bits)
516 {
517         struct pcpu_block_md *s_block, *e_block, *block;
518         int s_index, e_index;   /* block indexes of the freed allocation */
519         int s_off, e_off;       /* block offsets of the freed allocation */
520
521         /*
522          * Calculate per block offsets.
523          * The calculation uses an inclusive range, but the resulting offsets
524          * are [start, end).  e_index always points to the last block in the
525          * range.
526          */
527         s_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off);
528         e_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off + bits - 1);
529         s_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off);
530         e_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off + bits - 1) + 1;
531
532         s_block = chunk->md_blocks + s_index;
533         e_block = chunk->md_blocks + e_index;
534
535         /*
536          * Update s_block.
537          */
538         pcpu_block_refresh_hint(chunk, s_index);
539
540         /*
541          * Update e_block.
542          */
543         if (s_index != e_index) {
544                 pcpu_block_refresh_hint(chunk, e_index);
545
546                 /* update in-between md_blocks */
547                 for (block = s_block + 1; block < e_block; block++) {
548                         block->contig_hint = 0;
549                         block->left_free = 0;
550                         block->right_free = 0;
551                 }
552         }
553
554         pcpu_chunk_refresh_hint(chunk);
555 }
556
557 /**
558  * pcpu_block_update_hint_free - updates the block hints on the free path
559  * @chunk: chunk of interest
560  * @bit_off: chunk offset
561  * @bits: size of request
562  */
563 static void pcpu_block_update_hint_free(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off,
564                                         int bits)
565 {
566         struct pcpu_block_md *s_block, *e_block, *block;
567         int s_index, e_index;   /* block indexes of the freed allocation */
568         int s_off, e_off;       /* block offsets of the freed allocation */
569
570         /*
571          * Calculate per block offsets.
572          * The calculation uses an inclusive range, but the resulting offsets
573          * are [start, end).  e_index always points to the last block in the
574          * range.
575          */
576         s_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off);
577         e_index = pcpu_off_to_block_index(bit_off + bits - 1);
578         s_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off);
579         e_off = pcpu_off_to_block_off(bit_off + bits - 1) + 1;
580
581         s_block = chunk->md_blocks + s_index;
582         e_block = chunk->md_blocks + e_index;
583
584         /* update s_block */
585         pcpu_block_refresh_hint(chunk, s_index);
586
587         /* freeing in the same block */
588         if (s_index != e_index) {
589                 /* update e_block */
590                 pcpu_block_refresh_hint(chunk, e_index);
591
592                 /* reset md_blocks in the middle */
593                 for (block = s_block + 1; block < e_block; block++) {
594                         block->first_free = 0;
595                         block->contig_hint_start = 0;
596                         block->contig_hint = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
597                         block->left_free = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
598                         block->right_free = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
599                 }
600         }
601
602         pcpu_chunk_refresh_hint(chunk);
603 }
604
605 /**
606  * pcpu_is_populated - determines if the region is populated
607  * @chunk: chunk of interest
608  * @bit_off: chunk offset
609  * @bits: size of area
610  * @next_off: return value for the next offset to start searching
611  *
612  * For atomic allocations, check if the backing pages are populated.
613  *
614  * RETURNS:
615  * Bool if the backing pages are populated.
616  * next_index is to skip over unpopulated blocks in pcpu_find_block_fit.
617  */
618 static bool pcpu_is_populated(struct pcpu_chunk *chunk, int bit_off, int bits,
619                               int *next_off)
620 {
621         int page_start, page_end, rs, re;
622
623         page_start = PFN_DOWN(bit_off * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
624         page_end = PFN_UP((bit_off + bits) * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
625
626         rs = page_start;
627         pcpu_next_unpop(chunk->populated, &rs, &re, page_end);
628         if (rs >= page_end)
629                 return true;
630
631         *next_off = re * PAGE_SIZE / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
632         return false;
633 }
634
635 /**
636  * pcpu_find_block_fit - finds the block index to start searching
637  * @chunk: chunk of interest
638  * @alloc_bits: size of request in allocation units
639  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE bytes)
640  * @pop_only: use populated regions only
641  *
642  * RETURNS:
643  * The offset in the bitmap to begin searching.
644  * -1 if no offset is found.
645  */
646 static int pcpu_find_block_fit(struct pcpu_chunk *chunk, int alloc_bits,
647                                size_t align, bool pop_only)
648 {
649         int bit_off, bits;
650         int re; /* region end */
651
652         /*
653          * Check to see if the allocation can fit in the chunk's contig hint.
654          * This is an optimization to prevent scanning by assuming if it
655          * cannot fit in the global hint, there is memory pressure and creating
656          * a new chunk would happen soon.
657          */
658         bit_off = ALIGN(chunk->contig_bits_start, align) -
659                   chunk->contig_bits_start;
660         if (bit_off + alloc_bits > chunk->contig_bits)
661                 return -1;
662
663         pcpu_for_each_unpop_region(chunk->alloc_map, bit_off, re,
664                                    chunk->first_bit,
665                                    pcpu_chunk_map_bits(chunk)) {
666                 bits = re - bit_off;
667
668                 /* check alignment */
669                 bits -= ALIGN(bit_off, align) - bit_off;
670                 bit_off = ALIGN(bit_off, align);
671                 if (bits < alloc_bits)
672                         continue;
673
674                 bits = alloc_bits;
675                 if (!pop_only || pcpu_is_populated(chunk, bit_off, bits,
676                                                    &bit_off))
677                         break;
678
679                 bits = 0;
680         }
681
682         if (bit_off == pcpu_chunk_map_bits(chunk))
683                 return -1;
684
685         return bit_off;
686 }
687
688 /**
689  * pcpu_alloc_area - allocates an area from a pcpu_chunk
690  * @chunk: chunk of interest
691  * @alloc_bits: size of request in allocation units
692  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
693  * @start: bit_off to start searching
694  *
695  * This function takes in a @start offset to begin searching to fit an
696  * allocation of @alloc_bits with alignment @align.  If it confirms a
697  * valid free area, it then updates the allocation and boundary maps
698  * accordingly.
699  *
700  * RETURNS:
701  * Allocated addr offset in @chunk on success.
702  * -1 if no matching area is found.
703  */
704 static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int alloc_bits,
705                            size_t align, int start)
706 {
707         size_t align_mask = (align) ? (align - 1) : 0;
708         int bit_off, end, oslot;
709
710         lockdep_assert_held(&pcpu_lock);
711
712         oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
713
714         /*
715          * Search to find a fit.
716          */
717         end = start + alloc_bits;
718         bit_off = bitmap_find_next_zero_area(chunk->alloc_map, end, start,
719                                              alloc_bits, align_mask);
720         if (bit_off >= end)
721                 return -1;
722
723         /* update alloc map */
724         bitmap_set(chunk->alloc_map, bit_off, alloc_bits);
725
726         /* update boundary map */
727         set_bit(bit_off, chunk->bound_map);
728         bitmap_clear(chunk->bound_map, bit_off + 1, alloc_bits - 1);
729         set_bit(bit_off + alloc_bits, chunk->bound_map);
730
731         chunk->free_bytes -= alloc_bits * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
732
733         /* update first free bit */
734         if (bit_off == chunk->first_bit)
735                 chunk->first_bit = find_next_zero_bit(
736                                         chunk->alloc_map,
737                                         pcpu_chunk_map_bits(chunk),
738                                         bit_off + alloc_bits);
739
740         pcpu_block_update_hint_alloc(chunk, bit_off, alloc_bits);
741
742         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
743
744         return bit_off * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
745 }
746
747 /**
748  * pcpu_free_area - frees the corresponding offset
749  * @chunk: chunk of interest
750  * @off: addr offset into chunk
751  *
752  * This function determines the size of an allocation to free using
753  * the boundary bitmap and clears the allocation map.
754  */
755 static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int off)
756 {
757         int bit_off, bits, end, oslot;
758
759         lockdep_assert_held(&pcpu_lock);
760         pcpu_stats_area_dealloc(chunk);
761
762         oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
763
764         bit_off = off / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
765
766         /* find end index */
767         end = find_next_bit(chunk->bound_map, pcpu_chunk_map_bits(chunk),
768                             bit_off + 1);
769         bits = end - bit_off;
770         bitmap_clear(chunk->alloc_map, bit_off, bits);
771
772         /* update metadata */
773         chunk->free_bytes += bits * PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
774
775         /* update first free bit */
776         chunk->first_bit = min(chunk->first_bit, bit_off);
777
778         pcpu_block_update_hint_free(chunk, bit_off, bits);
779
780         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
781 }
782
783 static void pcpu_init_md_blocks(struct pcpu_chunk *chunk)
784 {
785         struct pcpu_block_md *md_block;
786
787         for (md_block = chunk->md_blocks;
788              md_block != chunk->md_blocks + pcpu_chunk_nr_blocks(chunk);
789              md_block++) {
790                 md_block->contig_hint = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
791                 md_block->left_free = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
792                 md_block->right_free = PCPU_BITMAP_BLOCK_BITS;
793         }
794 }
795
796 /**
797  * pcpu_alloc_first_chunk - creates chunks that serve the first chunk
798  * @tmp_addr: the start of the region served
799  * @map_size: size of the region served
800  *
801  * This is responsible for creating the chunks that serve the first chunk.  The
802  * base_addr is page aligned down of @tmp_addr while the region end is page
803  * aligned up.  Offsets are kept track of to determine the region served. All
804  * this is done to appease the bitmap allocator in avoiding partial blocks.
805  *
806  * RETURNS:
807  * Chunk serving the region at @tmp_addr of @map_size.
808  */
809 static struct pcpu_chunk * __init pcpu_alloc_first_chunk(unsigned long tmp_addr,
810                                                          int map_size)
811 {
812         struct pcpu_chunk *chunk;
813         unsigned long aligned_addr, lcm_align;
814         int start_offset, offset_bits, region_size, region_bits;
815
816         /* region calculations */
817         aligned_addr = tmp_addr & PAGE_MASK;
818
819         start_offset = tmp_addr - aligned_addr;
820
821         /*
822          * Align the end of the region with the LCM of PAGE_SIZE and
823          * PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE.  One of these constants is a multiple of
824          * the other.
825          */
826         lcm_align = lcm(PAGE_SIZE, PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE);
827         region_size = ALIGN(start_offset + map_size, lcm_align);
828
829         /* allocate chunk */
830         chunk = memblock_virt_alloc(sizeof(struct pcpu_chunk) +
831                                     BITS_TO_LONGS(region_size >> PAGE_SHIFT),
832                                     0);
833
834         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
835
836         chunk->base_addr = (void *)aligned_addr;
837         chunk->start_offset = start_offset;
838         chunk->end_offset = region_size - chunk->start_offset - map_size;
839
840         chunk->nr_pages = region_size >> PAGE_SHIFT;
841         region_bits = pcpu_chunk_map_bits(chunk);
842
843         chunk->alloc_map = memblock_virt_alloc(BITS_TO_LONGS(region_bits) *
844                                                sizeof(chunk->alloc_map[0]), 0);
845         chunk->bound_map = memblock_virt_alloc(BITS_TO_LONGS(region_bits + 1) *
846                                                sizeof(chunk->bound_map[0]), 0);
847         chunk->md_blocks = memblock_virt_alloc(pcpu_chunk_nr_blocks(chunk) *
848                                                sizeof(chunk->md_blocks[0]), 0);
849         pcpu_init_md_blocks(chunk);
850
851         /* manage populated page bitmap */
852         chunk->immutable = true;
853         bitmap_fill(chunk->populated, chunk->nr_pages);
854         chunk->nr_populated = chunk->nr_pages;
855         chunk->nr_empty_pop_pages =
856                 pcpu_cnt_pop_pages(chunk, start_offset / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE,
857                                    map_size / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
858
859         chunk->contig_bits = map_size / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
860         chunk->free_bytes = map_size;
861
862         if (chunk->start_offset) {
863                 /* hide the beginning of the bitmap */
864                 offset_bits = chunk->start_offset / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
865                 bitmap_set(chunk->alloc_map, 0, offset_bits);
866                 set_bit(0, chunk->bound_map);
867                 set_bit(offset_bits, chunk->bound_map);
868
869                 chunk->first_bit = offset_bits;
870
871                 pcpu_block_update_hint_alloc(chunk, 0, offset_bits);
872         }
873
874         if (chunk->end_offset) {
875                 /* hide the end of the bitmap */
876                 offset_bits = chunk->end_offset / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
877                 bitmap_set(chunk->alloc_map,
878                            pcpu_chunk_map_bits(chunk) - offset_bits,
879                            offset_bits);
880                 set_bit((start_offset + map_size) / PCPU_MIN_ALLOC_SIZE,
881                         chunk->bound_map);
882                 set_bit(region_bits, chunk->bound_map);
883
884                 pcpu_block_update_hint_alloc(chunk, pcpu_chunk_map_bits(chunk)
885                                              - offset_bits, offset_bits);
886         }
887
888         return chunk;
889 }
890
891 static struct pcpu_chunk *pcpu_alloc_chunk(void)
892 {
893         struct pcpu_chunk *chunk;
894         int region_bits;
895
896         chunk = pcpu_mem_zalloc(pcpu_chunk_struct_size);
897         if (!chunk)
898                 return NULL;
899
900         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
901         chunk->nr_pages = pcpu_unit_pages;
902         region_bits = pcpu_chunk_map_bits(chunk);
903
904         chunk->alloc_map = pcpu_mem_zalloc(BITS_TO_LONGS(region_bits) *
905                                            sizeof(chunk->alloc_map[0]));
906         if (!chunk->alloc_map)
907                 goto alloc_map_fail;
908
909         chunk->bound_map = pcpu_mem_zalloc(BITS_TO_LONGS(region_bits + 1) *
910                                            sizeof(chunk->bound_map[0]));
911         if (!chunk->bound_map)
912                 goto bound_map_fail;
913
914         chunk->md_blocks = pcpu_mem_zalloc(pcpu_chunk_nr_blocks(chunk) *
915                                            sizeof(chunk->md_blocks[0]));
916         if (!chunk->md_blocks)
917                 goto md_blocks_fail;
918
919         pcpu_init_md_blocks(chunk);
920
921         /* init metadata */
922         chunk->contig_bits = region_bits;
923         chunk->free_bytes = chunk->nr_pages * PAGE_SIZE;
924
925         return chunk;
926
927 md_blocks_fail:
928         pcpu_mem_free(chunk->bound_map);
929 bound_map_fail:
930         pcpu_mem_free(chunk->alloc_map);
931 alloc_map_fail:
932         pcpu_mem_free(chunk);
933
934         return NULL;
935 }
936
937 static void pcpu_free_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
938 {
939         if (!chunk)
940                 return;
941         pcpu_mem_free(chunk->bound_map);
942         pcpu_mem_free(chunk->alloc_map);
943         pcpu_mem_free(chunk);
944 }
945
946 /**
947  * pcpu_chunk_populated - post-population bookkeeping
948  * @chunk: pcpu_chunk which got populated
949  * @page_start: the start page
950  * @page_end: the end page
951  * @for_alloc: if this is to populate for allocation
952  *
953  * Pages in [@page_start,@page_end) have been populated to @chunk.  Update
954  * the bookkeeping information accordingly.  Must be called after each
955  * successful population.
956  *
957  * If this is @for_alloc, do not increment pcpu_nr_empty_pop_pages because it
958  * is to serve an allocation in that area.
959  */
960 static void pcpu_chunk_populated(struct pcpu_chunk *chunk, int page_start,
961                                  int page_end, bool for_alloc)
962 {
963         int nr = page_end - page_start;
964
965         lockdep_assert_held(&pcpu_lock);
966
967         bitmap_set(chunk->populated, page_start, nr);
968         chunk->nr_populated += nr;
969
970         if (!for_alloc) {
971                 chunk->nr_empty_pop_pages += nr;
972                 pcpu_nr_empty_pop_pages += nr;
973         }
974 }
975
976 /**
977  * pcpu_chunk_depopulated - post-depopulation bookkeeping
978  * @chunk: pcpu_chunk which got depopulated
979  * @page_start: the start page
980  * @page_end: the end page
981  *
982  * Pages in [@page_start,@page_end) have been depopulated from @chunk.
983  * Update the bookkeeping information accordingly.  Must be called after
984  * each successful depopulation.
985  */
986 static void pcpu_chunk_depopulated(struct pcpu_chunk *chunk,
987                                    int page_start, int page_end)
988 {
989         int nr = page_end - page_start;
990
991         lockdep_assert_held(&pcpu_lock);
992
993         bitmap_clear(chunk->populated, page_start, nr);
994         chunk->nr_populated -= nr;
995         chunk->nr_empty_pop_pages -= nr;
996         pcpu_nr_empty_pop_pages -= nr;
997 }
998
999 /*
1000  * Chunk management implementation.
1001  *
1002  * To allow different implementations, chunk alloc/free and
1003  * [de]population are implemented in a separate file which is pulled
1004  * into this file and compiled together.  The following functions
1005  * should be implemented.
1006  *
1007  * pcpu_populate_chunk          - populate the specified range of a chunk
1008  * pcpu_depopulate_chunk        - depopulate the specified range of a chunk
1009  * pcpu_create_chunk            - create a new chunk
1010  * pcpu_destroy_chunk           - destroy a chunk, always preceded by full depop
1011  * pcpu_addr_to_page            - translate address to physical address
1012  * pcpu_verify_alloc_info       - check alloc_info is acceptable during init
1013  */
1014 static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
1015 static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
1016 static struct pcpu_chunk *pcpu_create_chunk(void);
1017 static void pcpu_destroy_chunk(struct pcpu_chunk *chunk);
1018 static struct page *pcpu_addr_to_page(void *addr);
1019 static int __init pcpu_verify_alloc_info(const struct pcpu_alloc_info *ai);
1020
1021 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_KM
1022 #include "percpu-km.c"
1023 #else
1024 #include "percpu-vm.c"
1025 #endif
1026
1027 /**
1028  * pcpu_chunk_addr_search - determine chunk containing specified address
1029  * @addr: address for which the chunk needs to be determined.
1030  *
1031  * This is an internal function that handles all but static allocations.
1032  * Static percpu address values should never be passed into the allocator.
1033  *
1034  * RETURNS:
1035  * The address of the found chunk.
1036  */
1037 static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
1038 {
1039         /* is it in the dynamic region (first chunk)? */
1040         if (pcpu_addr_in_chunk(pcpu_first_chunk, addr))
1041                 return pcpu_first_chunk;
1042
1043         /* is it in the reserved region? */
1044         if (pcpu_addr_in_chunk(pcpu_reserved_chunk, addr))
1045                 return pcpu_reserved_chunk;
1046
1047         /*
1048          * The address is relative to unit0 which might be unused and
1049          * thus unmapped.  Offset the address to the unit space of the
1050          * current processor before looking it up in the vmalloc
1051          * space.  Note that any possible cpu id can be used here, so
1052          * there's no need to worry about preemption or cpu hotplug.
1053          */
1054         addr += pcpu_unit_offsets[raw_smp_processor_id()];
1055         return pcpu_get_page_chunk(pcpu_addr_to_page(addr));
1056 }
1057
1058 /**
1059  * pcpu_alloc - the percpu allocator
1060  * @size: size of area to allocate in bytes
1061  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1062  * @reserved: allocate from the reserved chunk if available
1063  * @gfp: allocation flags
1064  *
1065  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.  If @gfp doesn't
1066  * contain %GFP_KERNEL, the allocation is atomic.
1067  *
1068  * RETURNS:
1069  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1070  */
1071 static void __percpu *pcpu_alloc(size_t size, size_t align, bool reserved,
1072                                  gfp_t gfp)
1073 {
1074         static int warn_limit = 10;
1075         struct pcpu_chunk *chunk;
1076         const char *err;
1077         bool is_atomic = (gfp & GFP_KERNEL) != GFP_KERNEL;
1078         int slot, off, cpu, ret;
1079         unsigned long flags;
1080         void __percpu *ptr;
1081         size_t bits, bit_align;
1082
1083         /*
1084          * There is now a minimum allocation size of PCPU_MIN_ALLOC_SIZE,
1085          * therefore alignment must be a minimum of that many bytes.
1086          * An allocation may have internal fragmentation from rounding up
1087          * of up to PCPU_MIN_ALLOC_SIZE - 1 bytes.
1088          */
1089         if (unlikely(align < PCPU_MIN_ALLOC_SIZE))
1090                 align = PCPU_MIN_ALLOC_SIZE;
1091
1092         size = ALIGN(size, PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
1093         bits = size >> PCPU_MIN_ALLOC_SHIFT;
1094         bit_align = align >> PCPU_MIN_ALLOC_SHIFT;
1095
1096         if (unlikely(!size || size > PCPU_MIN_UNIT_SIZE || align > PAGE_SIZE ||
1097                      !is_power_of_2(align))) {
1098                 WARN(true, "illegal size (%zu) or align (%zu) for percpu allocation\n",
1099                      size, align);
1100                 return NULL;
1101         }
1102
1103         if (!is_atomic)
1104                 mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
1105
1106         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1107
1108         /* serve reserved allocations from the reserved chunk if available */
1109         if (reserved && pcpu_reserved_chunk) {
1110                 chunk = pcpu_reserved_chunk;
1111
1112                 off = pcpu_find_block_fit(chunk, bits, bit_align, is_atomic);
1113                 if (off < 0) {
1114                         err = "alloc from reserved chunk failed";
1115                         goto fail_unlock;
1116                 }
1117
1118                 off = pcpu_alloc_area(chunk, bits, bit_align, off);
1119                 if (off >= 0)
1120                         goto area_found;
1121
1122                 err = "alloc from reserved chunk failed";
1123                 goto fail_unlock;
1124         }
1125
1126 restart:
1127         /* search through normal chunks */
1128         for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
1129                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
1130                         off = pcpu_find_block_fit(chunk, bits, bit_align,
1131                                                   is_atomic);
1132                         if (off < 0)
1133                                 continue;
1134
1135                         off = pcpu_alloc_area(chunk, bits, bit_align, off);
1136                         if (off >= 0)
1137                                 goto area_found;
1138
1139                 }
1140         }
1141
1142         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1143
1144         /*
1145          * No space left.  Create a new chunk.  We don't want multiple
1146          * tasks to create chunks simultaneously.  Serialize and create iff
1147          * there's still no empty chunk after grabbing the mutex.
1148          */
1149         if (is_atomic) {
1150                 err = "atomic alloc failed, no space left";
1151                 goto fail;
1152         }
1153
1154         if (list_empty(&pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1])) {
1155                 chunk = pcpu_create_chunk();
1156                 if (!chunk) {
1157                         err = "failed to allocate new chunk";
1158                         goto fail;
1159                 }
1160
1161                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1162                 pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
1163         } else {
1164                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1165         }
1166
1167         goto restart;
1168
1169 area_found:
1170         pcpu_stats_area_alloc(chunk, size);
1171         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1172
1173         /* populate if not all pages are already there */
1174         if (!is_atomic) {
1175                 int page_start, page_end, rs, re;
1176
1177                 page_start = PFN_DOWN(off);
1178                 page_end = PFN_UP(off + size);
1179
1180                 pcpu_for_each_unpop_region(chunk->populated, rs, re,
1181                                            page_start, page_end) {
1182                         WARN_ON(chunk->immutable);
1183
1184                         ret = pcpu_populate_chunk(chunk, rs, re);
1185
1186                         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1187                         if (ret) {
1188                                 pcpu_free_area(chunk, off);
1189                                 err = "failed to populate";
1190                                 goto fail_unlock;
1191                         }
1192                         pcpu_chunk_populated(chunk, rs, re, true);
1193                         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1194                 }
1195
1196                 mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1197         }
1198
1199         if (pcpu_nr_empty_pop_pages < PCPU_EMPTY_POP_PAGES_LOW)
1200                 pcpu_schedule_balance_work();
1201
1202         /* clear the areas and return address relative to base address */
1203         for_each_possible_cpu(cpu)
1204                 memset((void *)pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, 0) + off, 0, size);
1205
1206         ptr = __addr_to_pcpu_ptr(chunk->base_addr + off);
1207         kmemleak_alloc_percpu(ptr, size, gfp);
1208
1209         trace_percpu_alloc_percpu(reserved, is_atomic, size, align,
1210                         chunk->base_addr, off, ptr);
1211
1212         return ptr;
1213
1214 fail_unlock:
1215         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1216 fail:
1217         trace_percpu_alloc_percpu_fail(reserved, is_atomic, size, align);
1218
1219         if (!is_atomic && warn_limit) {
1220                 pr_warn("allocation failed, size=%zu align=%zu atomic=%d, %s\n",
1221                         size, align, is_atomic, err);
1222                 dump_stack();
1223                 if (!--warn_limit)
1224                         pr_info("limit reached, disable warning\n");
1225         }
1226         if (is_atomic) {
1227                 /* see the flag handling in pcpu_blance_workfn() */
1228                 pcpu_atomic_alloc_failed = true;
1229                 pcpu_schedule_balance_work();
1230         } else {
1231                 mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1232         }
1233         return NULL;
1234 }
1235
1236 /**
1237  * __alloc_percpu_gfp - allocate dynamic percpu area
1238  * @size: size of area to allocate in bytes
1239  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1240  * @gfp: allocation flags
1241  *
1242  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align.  If
1243  * @gfp doesn't contain %GFP_KERNEL, the allocation doesn't block and can
1244  * be called from any context but is a lot more likely to fail.
1245  *
1246  * RETURNS:
1247  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1248  */
1249 void __percpu *__alloc_percpu_gfp(size_t size, size_t align, gfp_t gfp)
1250 {
1251         return pcpu_alloc(size, align, false, gfp);
1252 }
1253 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu_gfp);
1254
1255 /**
1256  * __alloc_percpu - allocate dynamic percpu area
1257  * @size: size of area to allocate in bytes
1258  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1259  *
1260  * Equivalent to __alloc_percpu_gfp(size, align, %GFP_KERNEL).
1261  */
1262 void __percpu *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
1263 {
1264         return pcpu_alloc(size, align, false, GFP_KERNEL);
1265 }
1266 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
1267
1268 /**
1269  * __alloc_reserved_percpu - allocate reserved percpu area
1270  * @size: size of area to allocate in bytes
1271  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
1272  *
1273  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align
1274  * from reserved percpu area if arch has set it up; otherwise,
1275  * allocation is served from the same dynamic area.  Might sleep.
1276  * Might trigger writeouts.
1277  *
1278  * CONTEXT:
1279  * Does GFP_KERNEL allocation.
1280  *
1281  * RETURNS:
1282  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
1283  */
1284 void __percpu *__alloc_reserved_percpu(size_t size, size_t align)
1285 {
1286         return pcpu_alloc(size, align, true, GFP_KERNEL);
1287 }
1288
1289 /**
1290  * pcpu_balance_workfn - manage the amount of free chunks and populated pages
1291  * @work: unused
1292  *
1293  * Reclaim all fully free chunks except for the first one.
1294  */
1295 static void pcpu_balance_workfn(struct work_struct *work)
1296 {
1297         LIST_HEAD(to_free);
1298         struct list_head *free_head = &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1];
1299         struct pcpu_chunk *chunk, *next;
1300         int slot, nr_to_pop, ret;
1301
1302         /*
1303          * There's no reason to keep around multiple unused chunks and VM
1304          * areas can be scarce.  Destroy all free chunks except for one.
1305          */
1306         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
1307         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1308
1309         list_for_each_entry_safe(chunk, next, free_head, list) {
1310                 WARN_ON(chunk->immutable);
1311
1312                 /* spare the first one */
1313                 if (chunk == list_first_entry(free_head, struct pcpu_chunk, list))
1314                         continue;
1315
1316                 list_move(&chunk->list, &to_free);
1317         }
1318
1319         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1320
1321         list_for_each_entry_safe(chunk, next, &to_free, list) {
1322                 int rs, re;
1323
1324                 pcpu_for_each_pop_region(chunk->populated, rs, re, 0,
1325                                          chunk->nr_pages) {
1326                         pcpu_depopulate_chunk(chunk, rs, re);
1327                         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1328                         pcpu_chunk_depopulated(chunk, rs, re);
1329                         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1330                 }
1331                 pcpu_destroy_chunk(chunk);
1332         }
1333
1334         /*
1335          * Ensure there are certain number of free populated pages for
1336          * atomic allocs.  Fill up from the most packed so that atomic
1337          * allocs don't increase fragmentation.  If atomic allocation
1338          * failed previously, always populate the maximum amount.  This
1339          * should prevent atomic allocs larger than PAGE_SIZE from keeping
1340          * failing indefinitely; however, large atomic allocs are not
1341          * something we support properly and can be highly unreliable and
1342          * inefficient.
1343          */
1344 retry_pop:
1345         if (pcpu_atomic_alloc_failed) {
1346                 nr_to_pop = PCPU_EMPTY_POP_PAGES_HIGH;
1347                 /* best effort anyway, don't worry about synchronization */
1348                 pcpu_atomic_alloc_failed = false;
1349         } else {
1350                 nr_to_pop = clamp(PCPU_EMPTY_POP_PAGES_HIGH -
1351                                   pcpu_nr_empty_pop_pages,
1352                                   0, PCPU_EMPTY_POP_PAGES_HIGH);
1353         }
1354
1355         for (slot = pcpu_size_to_slot(PAGE_SIZE); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
1356                 int nr_unpop = 0, rs, re;
1357
1358                 if (!nr_to_pop)
1359                         break;
1360
1361                 spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1362                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
1363                         nr_unpop = chunk->nr_pages - chunk->nr_populated;
1364                         if (nr_unpop)
1365                                 break;
1366                 }
1367                 spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1368
1369                 if (!nr_unpop)
1370                         continue;
1371
1372                 /* @chunk can't go away while pcpu_alloc_mutex is held */
1373                 pcpu_for_each_unpop_region(chunk->populated, rs, re, 0,
1374                                            chunk->nr_pages) {
1375                         int nr = min(re - rs, nr_to_pop);
1376
1377                         ret = pcpu_populate_chunk(chunk, rs, rs + nr);
1378                         if (!ret) {
1379                                 nr_to_pop -= nr;
1380                                 spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1381                                 pcpu_chunk_populated(chunk, rs, rs + nr, false);
1382                                 spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1383                         } else {
1384                                 nr_to_pop = 0;
1385                         }
1386
1387                         if (!nr_to_pop)
1388                                 break;
1389                 }
1390         }
1391
1392         if (nr_to_pop) {
1393                 /* ran out of chunks to populate, create a new one and retry */
1394                 chunk = pcpu_create_chunk();
1395                 if (chunk) {
1396                         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
1397                         pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
1398                         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
1399                         goto retry_pop;
1400                 }
1401         }
1402
1403         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
1404 }
1405
1406 /**
1407  * free_percpu - free percpu area
1408  * @ptr: pointer to area to free
1409  *
1410  * Free percpu area @ptr.
1411  *
1412  * CONTEXT:
1413  * Can be called from atomic context.
1414  */
1415 void free_percpu(void __percpu *ptr)
1416 {
1417         void *addr;
1418         struct pcpu_chunk *chunk;
1419         unsigned long flags;
1420         int off;
1421
1422         if (!ptr)
1423                 return;
1424
1425         kmemleak_free_percpu(ptr);
1426
1427         addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
1428
1429         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1430
1431         chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
1432         off = addr - chunk->base_addr;
1433
1434         pcpu_free_area(chunk, off);
1435
1436         /* if there are more than one fully free chunks, wake up grim reaper */
1437         if (chunk->free_bytes == pcpu_unit_size) {
1438                 struct pcpu_chunk *pos;
1439
1440                 list_for_each_entry(pos, &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1], list)
1441                         if (pos != chunk) {
1442                                 pcpu_schedule_balance_work();
1443                                 break;
1444                         }
1445         }
1446
1447         trace_percpu_free_percpu(chunk->base_addr, off, ptr);
1448
1449         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1450 }
1451 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
1452
1453 bool __is_kernel_percpu_address(unsigned long addr, unsigned long *can_addr)
1454 {
1455 #ifdef CONFIG_SMP
1456         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
1457         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
1458         unsigned int cpu;
1459
1460         for_each_possible_cpu(cpu) {
1461                 void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
1462                 void *va = (void *)addr;
1463
1464                 if (va >= start && va < start + static_size) {
1465                         if (can_addr) {
1466                                 *can_addr = (unsigned long) (va - start);
1467                                 *can_addr += (unsigned long)
1468                                         per_cpu_ptr(base, get_boot_cpu_id());
1469                         }
1470                         return true;
1471                 }
1472         }
1473 #endif
1474         /* on UP, can't distinguish from other static vars, always false */
1475         return false;
1476 }
1477
1478 /**
1479  * is_kernel_percpu_address - test whether address is from static percpu area
1480  * @addr: address to test
1481  *
1482  * Test whether @addr belongs to in-kernel static percpu area.  Module
1483  * static percpu areas are not considered.  For those, use
1484  * is_module_percpu_address().
1485  *
1486  * RETURNS:
1487  * %true if @addr is from in-kernel static percpu area, %false otherwise.
1488  */
1489 bool is_kernel_percpu_address(unsigned long addr)
1490 {
1491         return __is_kernel_percpu_address(addr, NULL);
1492 }
1493
1494 /**
1495  * per_cpu_ptr_to_phys - convert translated percpu address to physical address
1496  * @addr: the address to be converted to physical address
1497  *
1498  * Given @addr which is dereferenceable address obtained via one of
1499  * percpu access macros, this function translates it into its physical
1500  * address.  The caller is responsible for ensuring @addr stays valid
1501  * until this function finishes.
1502  *
1503  * percpu allocator has special setup for the first chunk, which currently
1504  * supports either embedding in linear address space or vmalloc mapping,
1505  * and, from the second one, the backing allocator (currently either vm or
1506  * km) provides translation.
1507  *
1508  * The addr can be translated simply without checking if it falls into the
1509  * first chunk. But the current code reflects better how percpu allocator
1510  * actually works, and the verification can discover both bugs in percpu
1511  * allocator itself and per_cpu_ptr_to_phys() callers. So we keep current
1512  * code.
1513  *
1514  * RETURNS:
1515  * The physical address for @addr.
1516  */
1517 phys_addr_t per_cpu_ptr_to_phys(void *addr)
1518 {
1519         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
1520         bool in_first_chunk = false;
1521         unsigned long first_low, first_high;
1522         unsigned int cpu;
1523
1524         /*
1525          * The following test on unit_low/high isn't strictly
1526          * necessary but will speed up lookups of addresses which
1527          * aren't in the first chunk.
1528          *
1529          * The address check is against full chunk sizes.  pcpu_base_addr
1530          * points to the beginning of the first chunk including the
1531          * static region.  Assumes good intent as the first chunk may
1532          * not be full (ie. < pcpu_unit_pages in size).
1533          */
1534         first_low = (unsigned long)pcpu_base_addr +
1535                     pcpu_unit_page_offset(pcpu_low_unit_cpu, 0);
1536         first_high = (unsigned long)pcpu_base_addr +
1537                      pcpu_unit_page_offset(pcpu_high_unit_cpu, pcpu_unit_pages);
1538         if ((unsigned long)addr >= first_low &&
1539             (unsigned long)addr < first_high) {
1540                 for_each_possible_cpu(cpu) {
1541                         void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
1542
1543                         if (addr >= start && addr < start + pcpu_unit_size) {
1544                                 in_first_chunk = true;
1545                                 break;
1546                         }
1547                 }
1548         }
1549
1550         if (in_first_chunk) {
1551                 if (!is_vmalloc_addr(addr))
1552                         return __pa(addr);
1553                 else
1554                         return page_to_phys(vmalloc_to_page(addr)) +
1555                                offset_in_page(addr);
1556         } else
1557                 return page_to_phys(pcpu_addr_to_page(addr)) +
1558                        offset_in_page(addr);
1559 }
1560
1561 /**
1562  * pcpu_alloc_alloc_info - allocate percpu allocation info
1563  * @nr_groups: the number of groups
1564  * @nr_units: the number of units
1565  *
1566  * Allocate ai which is large enough for @nr_groups groups containing
1567  * @nr_units units.  The returned ai's groups[0].cpu_map points to the
1568  * cpu_map array which is long enough for @nr_units and filled with
1569  * NR_CPUS.  It's the caller's responsibility to initialize cpu_map
1570  * pointer of other groups.
1571  *
1572  * RETURNS:
1573  * Pointer to the allocated pcpu_alloc_info on success, NULL on
1574  * failure.
1575  */
1576 struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_alloc_alloc_info(int nr_groups,
1577                                                       int nr_units)
1578 {
1579         struct pcpu_alloc_info *ai;
1580         size_t base_size, ai_size;
1581         void *ptr;
1582         int unit;
1583
1584         base_size = ALIGN(sizeof(*ai) + nr_groups * sizeof(ai->groups[0]),
1585                           __alignof__(ai->groups[0].cpu_map[0]));
1586         ai_size = base_size + nr_units * sizeof(ai->groups[0].cpu_map[0]);
1587
1588         ptr = memblock_virt_alloc_nopanic(PFN_ALIGN(ai_size), 0);
1589         if (!ptr)
1590                 return NULL;
1591         ai = ptr;
1592         ptr += base_size;
1593
1594         ai->groups[0].cpu_map = ptr;
1595
1596         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++)
1597                 ai->groups[0].cpu_map[unit] = NR_CPUS;
1598
1599         ai->nr_groups = nr_groups;
1600         ai->__ai_size = PFN_ALIGN(ai_size);
1601
1602         return ai;
1603 }
1604
1605 /**
1606  * pcpu_free_alloc_info - free percpu allocation info
1607  * @ai: pcpu_alloc_info to free
1608  *
1609  * Free @ai which was allocated by pcpu_alloc_alloc_info().
1610  */
1611 void __init pcpu_free_alloc_info(struct pcpu_alloc_info *ai)
1612 {
1613         memblock_free_early(__pa(ai), ai->__ai_size);
1614 }
1615
1616 /**
1617  * pcpu_dump_alloc_info - print out information about pcpu_alloc_info
1618  * @lvl: loglevel
1619  * @ai: allocation info to dump
1620  *
1621  * Print out information about @ai using loglevel @lvl.
1622  */
1623 static void pcpu_dump_alloc_info(const char *lvl,
1624                                  const struct pcpu_alloc_info *ai)
1625 {
1626         int group_width = 1, cpu_width = 1, width;
1627         char empty_str[] = "--------";
1628         int alloc = 0, alloc_end = 0;
1629         int group, v;
1630         int upa, apl;   /* units per alloc, allocs per line */
1631
1632         v = ai->nr_groups;
1633         while (v /= 10)
1634                 group_width++;
1635
1636         v = num_possible_cpus();
1637         while (v /= 10)
1638                 cpu_width++;
1639         empty_str[min_t(int, cpu_width, sizeof(empty_str) - 1)] = '\0';
1640
1641         upa = ai->alloc_size / ai->unit_size;
1642         width = upa * (cpu_width + 1) + group_width + 3;
1643         apl = rounddown_pow_of_two(max(60 / width, 1));
1644
1645         printk("%spcpu-alloc: s%zu r%zu d%zu u%zu alloc=%zu*%zu",
1646                lvl, ai->static_size, ai->reserved_size, ai->dyn_size,
1647                ai->unit_size, ai->alloc_size / ai->atom_size, ai->atom_size);
1648
1649         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1650                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1651                 int unit = 0, unit_end = 0;
1652
1653                 BUG_ON(gi->nr_units % upa);
1654                 for (alloc_end += gi->nr_units / upa;
1655                      alloc < alloc_end; alloc++) {
1656                         if (!(alloc % apl)) {
1657                                 pr_cont("\n");
1658                                 printk("%spcpu-alloc: ", lvl);
1659                         }
1660                         pr_cont("[%0*d] ", group_width, group);
1661
1662                         for (unit_end += upa; unit < unit_end; unit++)
1663                                 if (gi->cpu_map[unit] != NR_CPUS)
1664                                         pr_cont("%0*d ",
1665                                                 cpu_width, gi->cpu_map[unit]);
1666                                 else
1667                                         pr_cont("%s ", empty_str);
1668                 }
1669         }
1670         pr_cont("\n");
1671 }
1672
1673 /**
1674  * pcpu_setup_first_chunk - initialize the first percpu chunk
1675  * @ai: pcpu_alloc_info describing how to percpu area is shaped
1676  * @base_addr: mapped address
1677  *
1678  * Initialize the first percpu chunk which contains the kernel static
1679  * perpcu area.  This function is to be called from arch percpu area
1680  * setup path.
1681  *
1682  * @ai contains all information necessary to initialize the first
1683  * chunk and prime the dynamic percpu allocator.
1684  *
1685  * @ai->static_size is the size of static percpu area.
1686  *
1687  * @ai->reserved_size, if non-zero, specifies the amount of bytes to
1688  * reserve after the static area in the first chunk.  This reserves
1689  * the first chunk such that it's available only through reserved
1690  * percpu allocation.  This is primarily used to serve module percpu
1691  * static areas on architectures where the addressing model has
1692  * limited offset range for symbol relocations to guarantee module
1693  * percpu symbols fall inside the relocatable range.
1694  *
1695  * @ai->dyn_size determines the number of bytes available for dynamic
1696  * allocation in the first chunk.  The area between @ai->static_size +
1697  * @ai->reserved_size + @ai->dyn_size and @ai->unit_size is unused.
1698  *
1699  * @ai->unit_size specifies unit size and must be aligned to PAGE_SIZE
1700  * and equal to or larger than @ai->static_size + @ai->reserved_size +
1701  * @ai->dyn_size.
1702  *
1703  * @ai->atom_size is the allocation atom size and used as alignment
1704  * for vm areas.
1705  *
1706  * @ai->alloc_size is the allocation size and always multiple of
1707  * @ai->atom_size.  This is larger than @ai->atom_size if
1708  * @ai->unit_size is larger than @ai->atom_size.
1709  *
1710  * @ai->nr_groups and @ai->groups describe virtual memory layout of
1711  * percpu areas.  Units which should be colocated are put into the
1712  * same group.  Dynamic VM areas will be allocated according to these
1713  * groupings.  If @ai->nr_groups is zero, a single group containing
1714  * all units is assumed.
1715  *
1716  * The caller should have mapped the first chunk at @base_addr and
1717  * copied static data to each unit.
1718  *
1719  * The first chunk will always contain a static and a dynamic region.
1720  * However, the static region is not managed by any chunk.  If the first
1721  * chunk also contains a reserved region, it is served by two chunks -
1722  * one for the reserved region and one for the dynamic region.  They
1723  * share the same vm, but use offset regions in the area allocation map.
1724  * The chunk serving the dynamic region is circulated in the chunk slots
1725  * and available for dynamic allocation like any other chunk.
1726  *
1727  * RETURNS:
1728  * 0 on success, -errno on failure.
1729  */
1730 int __init pcpu_setup_first_chunk(const struct pcpu_alloc_info *ai,
1731                                   void *base_addr)
1732 {
1733         size_t size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + ai->dyn_size;
1734         size_t static_size, dyn_size;
1735         struct pcpu_chunk *chunk;
1736         unsigned long *group_offsets;
1737         size_t *group_sizes;
1738         unsigned long *unit_off;
1739         unsigned int cpu;
1740         int *unit_map;
1741         int group, unit, i;
1742         int map_size;
1743         unsigned long tmp_addr;
1744
1745 #define PCPU_SETUP_BUG_ON(cond) do {                                    \
1746         if (unlikely(cond)) {                                           \
1747                 pr_emerg("failed to initialize, %s\n", #cond);          \
1748                 pr_emerg("cpu_possible_mask=%*pb\n",                    \
1749                          cpumask_pr_args(cpu_possible_mask));           \
1750                 pcpu_dump_alloc_info(KERN_EMERG, ai);                   \
1751                 BUG();                                                  \
1752         }                                                               \
1753 } while (0)
1754
1755         /* sanity checks */
1756         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->nr_groups <= 0);
1757 #ifdef CONFIG_SMP
1758         PCPU_SETUP_BUG_ON(!ai->static_size);
1759         PCPU_SETUP_BUG_ON(offset_in_page(__per_cpu_start));
1760 #endif
1761         PCPU_SETUP_BUG_ON(!base_addr);
1762         PCPU_SETUP_BUG_ON(offset_in_page(base_addr));
1763         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < size_sum);
1764         PCPU_SETUP_BUG_ON(offset_in_page(ai->unit_size));
1765         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1766         PCPU_SETUP_BUG_ON(!IS_ALIGNED(ai->unit_size, PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE));
1767         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->dyn_size < PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE);
1768         PCPU_SETUP_BUG_ON(!ai->dyn_size);
1769         PCPU_SETUP_BUG_ON(!IS_ALIGNED(ai->reserved_size, PCPU_MIN_ALLOC_SIZE));
1770         PCPU_SETUP_BUG_ON(!(IS_ALIGNED(PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE, PAGE_SIZE) ||
1771                             IS_ALIGNED(PAGE_SIZE, PCPU_BITMAP_BLOCK_SIZE)));
1772         PCPU_SETUP_BUG_ON(pcpu_verify_alloc_info(ai) < 0);
1773
1774         /* process group information and build config tables accordingly */
1775         group_offsets = memblock_virt_alloc(ai->nr_groups *
1776                                              sizeof(group_offsets[0]), 0);
1777         group_sizes = memblock_virt_alloc(ai->nr_groups *
1778                                            sizeof(group_sizes[0]), 0);
1779         unit_map = memblock_virt_alloc(nr_cpu_ids * sizeof(unit_map[0]), 0);
1780         unit_off = memblock_virt_alloc(nr_cpu_ids * sizeof(unit_off[0]), 0);
1781
1782         for (cpu = 0; cpu < nr_cpu_ids; cpu++)
1783                 unit_map[cpu] = UINT_MAX;
1784
1785         pcpu_low_unit_cpu = NR_CPUS;
1786         pcpu_high_unit_cpu = NR_CPUS;
1787
1788         for (group = 0, unit = 0; group < ai->nr_groups; group++, unit += i) {
1789                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1790
1791                 group_offsets[group] = gi->base_offset;
1792                 group_sizes[group] = gi->nr_units * ai->unit_size;
1793
1794                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++) {
1795                         cpu = gi->cpu_map[i];
1796                         if (cpu == NR_CPUS)
1797                                 continue;
1798
1799                         PCPU_SETUP_BUG_ON(cpu >= nr_cpu_ids);
1800                         PCPU_SETUP_BUG_ON(!cpu_possible(cpu));
1801                         PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] != UINT_MAX);
1802
1803                         unit_map[cpu] = unit + i;
1804                         unit_off[cpu] = gi->base_offset + i * ai->unit_size;
1805
1806                         /* determine low/high unit_cpu */
1807                         if (pcpu_low_unit_cpu == NR_CPUS ||
1808                             unit_off[cpu] < unit_off[pcpu_low_unit_cpu])
1809                                 pcpu_low_unit_cpu = cpu;
1810                         if (pcpu_high_unit_cpu == NR_CPUS ||
1811                             unit_off[cpu] > unit_off[pcpu_high_unit_cpu])
1812                                 pcpu_high_unit_cpu = cpu;
1813                 }
1814         }
1815         pcpu_nr_units = unit;
1816
1817         for_each_possible_cpu(cpu)
1818                 PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] == UINT_MAX);
1819
1820         /* we're done parsing the input, undefine BUG macro and dump config */
1821 #undef PCPU_SETUP_BUG_ON
1822         pcpu_dump_alloc_info(KERN_DEBUG, ai);
1823
1824         pcpu_nr_groups = ai->nr_groups;
1825         pcpu_group_offsets = group_offsets;
1826         pcpu_group_sizes = group_sizes;
1827         pcpu_unit_map = unit_map;
1828         pcpu_unit_offsets = unit_off;
1829
1830         /* determine basic parameters */
1831         pcpu_unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
1832         pcpu_unit_size = pcpu_unit_pages << PAGE_SHIFT;
1833         pcpu_atom_size = ai->atom_size;
1834         pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk) +
1835                 BITS_TO_LONGS(pcpu_unit_pages) * sizeof(unsigned long);
1836
1837         pcpu_stats_save_ai(ai);
1838
1839         /*
1840          * Allocate chunk slots.  The additional last slot is for
1841          * empty chunks.
1842          */
1843         pcpu_nr_slots = __pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 2;
1844         pcpu_slot = memblock_virt_alloc(
1845                         pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]), 0);
1846         for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
1847                 INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
1848
1849         /*
1850          * The end of the static region needs to be aligned with the
1851          * minimum allocation size as this offsets the reserved and
1852          * dynamic region.  The first chunk ends page aligned by
1853          * expanding the dynamic region, therefore the dynamic region
1854          * can be shrunk to compensate while still staying above the
1855          * configured sizes.
1856          */
1857         static_size = ALIGN(ai->static_size, PCPU_MIN_ALLOC_SIZE);
1858         dyn_size = ai->dyn_size - (static_size - ai->static_size);
1859
1860         /*
1861          * Initialize first chunk.
1862          * If the reserved_size is non-zero, this initializes the reserved
1863          * chunk.  If the reserved_size is zero, the reserved chunk is NULL
1864          * and the dynamic region is initialized here.  The first chunk,
1865          * pcpu_first_chunk, will always point to the chunk that serves
1866          * the dynamic region.
1867          */
1868         tmp_addr = (unsigned long)base_addr + static_size;
1869         map_size = ai->reserved_size ?: dyn_size;
1870         chunk = pcpu_alloc_first_chunk(tmp_addr, map_size);
1871
1872         /* init dynamic chunk if necessary */
1873         if (ai->reserved_size) {
1874                 pcpu_reserved_chunk = chunk;
1875
1876                 tmp_addr = (unsigned long)base_addr + static_size +
1877                            ai->reserved_size;
1878                 map_size = dyn_size;
1879                 chunk = pcpu_alloc_first_chunk(tmp_addr, map_size);
1880         }
1881
1882         /* link the first chunk in */
1883         pcpu_first_chunk = chunk;
1884         pcpu_nr_empty_pop_pages = pcpu_first_chunk->nr_empty_pop_pages;
1885         pcpu_chunk_relocate(pcpu_first_chunk, -1);
1886
1887         pcpu_stats_chunk_alloc();
1888         trace_percpu_create_chunk(base_addr);
1889
1890         /* we're done */
1891         pcpu_base_addr = base_addr;
1892         return 0;
1893 }
1894
1895 #ifdef CONFIG_SMP
1896
1897 const char * const pcpu_fc_names[PCPU_FC_NR] __initconst = {
1898         [PCPU_FC_AUTO]  = "auto",
1899         [PCPU_FC_EMBED] = "embed",
1900         [PCPU_FC_PAGE]  = "page",
1901 };
1902
1903 enum pcpu_fc pcpu_chosen_fc __initdata = PCPU_FC_AUTO;
1904
1905 static int __init percpu_alloc_setup(char *str)
1906 {
1907         if (!str)
1908                 return -EINVAL;
1909
1910         if (0)
1911                 /* nada */;
1912 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK
1913         else if (!strcmp(str, "embed"))
1914                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_EMBED;
1915 #endif
1916 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
1917         else if (!strcmp(str, "page"))
1918                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_PAGE;
1919 #endif
1920         else
1921                 pr_warn("unknown allocator %s specified\n", str);
1922
1923         return 0;
1924 }
1925 early_param("percpu_alloc", percpu_alloc_setup);
1926
1927 /*
1928  * pcpu_embed_first_chunk() is used by the generic percpu setup.
1929  * Build it if needed by the arch config or the generic setup is going
1930  * to be used.
1931  */
1932 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK) || \
1933         !defined(CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA)
1934 #define BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK
1935 #endif
1936
1937 /* build pcpu_page_first_chunk() iff needed by the arch config */
1938 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK)
1939 #define BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
1940 #endif
1941
1942 /* pcpu_build_alloc_info() is used by both embed and page first chunk */
1943 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK) || defined(BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK)
1944 /**
1945  * pcpu_build_alloc_info - build alloc_info considering distances between CPUs
1946  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1947  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
1948  * @atom_size: allocation atom size
1949  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
1950  *
1951  * This function determines grouping of units, their mappings to cpus
1952  * and other parameters considering needed percpu size, allocation
1953  * atom size and distances between CPUs.
1954  *
1955  * Groups are always multiples of atom size and CPUs which are of
1956  * LOCAL_DISTANCE both ways are grouped together and share space for
1957  * units in the same group.  The returned configuration is guaranteed
1958  * to have CPUs on different nodes on different groups and >=75% usage
1959  * of allocated virtual address space.
1960  *
1961  * RETURNS:
1962  * On success, pointer to the new allocation_info is returned.  On
1963  * failure, ERR_PTR value is returned.
1964  */
1965 static struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_build_alloc_info(
1966                                 size_t reserved_size, size_t dyn_size,
1967                                 size_t atom_size,
1968                                 pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn)
1969 {
1970         static int group_map[NR_CPUS] __initdata;
1971         static int group_cnt[NR_CPUS] __initdata;
1972         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
1973         int nr_groups = 1, nr_units = 0;
1974         size_t size_sum, min_unit_size, alloc_size;
1975         int upa, max_upa, uninitialized_var(best_upa);  /* units_per_alloc */
1976         int last_allocs, group, unit;
1977         unsigned int cpu, tcpu;
1978         struct pcpu_alloc_info *ai;
1979         unsigned int *cpu_map;
1980
1981         /* this function may be called multiple times */
1982         memset(group_map, 0, sizeof(group_map));
1983         memset(group_cnt, 0, sizeof(group_cnt));
1984
1985         /* calculate size_sum and ensure dyn_size is enough for early alloc */
1986         size_sum = PFN_ALIGN(static_size + reserved_size +
1987                             max_t(size_t, dyn_size, PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE));
1988         dyn_size = size_sum - static_size - reserved_size;
1989
1990         /*
1991          * Determine min_unit_size, alloc_size and max_upa such that
1992          * alloc_size is multiple of atom_size and is the smallest
1993          * which can accommodate 4k aligned segments which are equal to
1994          * or larger than min_unit_size.
1995          */
1996         min_unit_size = max_t(size_t, size_sum, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1997
1998         /* determine the maximum # of units that can fit in an allocation */
1999         alloc_size = roundup(min_unit_size, atom_size);
2000         upa = alloc_size / min_unit_size;
2001         while (alloc_size % upa || (offset_in_page(alloc_size / upa)))
2002                 upa--;
2003         max_upa = upa;
2004
2005         /* group cpus according to their proximity */
2006         for_each_possible_cpu(cpu) {
2007                 group = 0;
2008         next_group:
2009                 for_each_possible_cpu(tcpu) {
2010                         if (cpu == tcpu)
2011                                 break;
2012                         if (group_map[tcpu] == group && cpu_distance_fn &&
2013                             (cpu_distance_fn(cpu, tcpu) > LOCAL_DISTANCE ||
2014                              cpu_distance_fn(tcpu, cpu) > LOCAL_DISTANCE)) {
2015                                 group++;
2016                                 nr_groups = max(nr_groups, group + 1);
2017                                 goto next_group;
2018                         }
2019                 }
2020                 group_map[cpu] = group;
2021                 group_cnt[group]++;
2022         }
2023
2024         /*
2025          * Wasted space is caused by a ratio imbalance of upa to group_cnt.
2026          * Expand the unit_size until we use >= 75% of the units allocated.
2027          * Related to atom_size, which could be much larger than the unit_size.
2028          */
2029         last_allocs = INT_MAX;
2030         for (upa = max_upa; upa; upa--) {
2031                 int allocs = 0, wasted = 0;
2032
2033                 if (alloc_size % upa || (offset_in_page(alloc_size / upa)))
2034                         continue;
2035
2036                 for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
2037                         int this_allocs = DIV_ROUND_UP(group_cnt[group], upa);
2038                         allocs += this_allocs;
2039                         wasted += this_allocs * upa - group_cnt[group];
2040                 }
2041
2042                 /*
2043                  * Don't accept if wastage is over 1/3.  The
2044                  * greater-than comparison ensures upa==1 always
2045                  * passes the following check.
2046                  */
2047                 if (wasted > num_possible_cpus() / 3)
2048                         continue;
2049
2050                 /* and then don't consume more memory */
2051                 if (allocs > last_allocs)
2052                         break;
2053                 last_allocs = allocs;
2054                 best_upa = upa;
2055         }
2056         upa = best_upa;
2057
2058         /* allocate and fill alloc_info */
2059         for (group = 0; group < nr_groups; group++)
2060                 nr_units += roundup(group_cnt[group], upa);
2061
2062         ai = pcpu_alloc_alloc_info(nr_groups, nr_units);
2063         if (!ai)
2064                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2065         cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
2066
2067         for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
2068                 ai->groups[group].cpu_map = cpu_map;
2069                 cpu_map += roundup(group_cnt[group], upa);
2070         }
2071
2072         ai->static_size = static_size;
2073         ai->reserved_size = reserved_size;
2074         ai->dyn_size = dyn_size;
2075         ai->unit_size = alloc_size / upa;
2076         ai->atom_size = atom_size;
2077         ai->alloc_size = alloc_size;
2078
2079         for (group = 0, unit = 0; group_cnt[group]; group++) {
2080                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
2081
2082                 /*
2083                  * Initialize base_offset as if all groups are located
2084                  * back-to-back.  The caller should update this to
2085                  * reflect actual allocation.
2086                  */
2087                 gi->base_offset = unit * ai->unit_size;
2088
2089                 for_each_possible_cpu(cpu)
2090                         if (group_map[cpu] == group)
2091                                 gi->cpu_map[gi->nr_units++] = cpu;
2092                 gi->nr_units = roundup(gi->nr_units, upa);
2093                 unit += gi->nr_units;
2094         }
2095         BUG_ON(unit != nr_units);
2096
2097         return ai;
2098 }
2099 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK || BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
2100
2101 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK)
2102 /**
2103  * pcpu_embed_first_chunk - embed the first percpu chunk into bootmem
2104  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
2105  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
2106  * @atom_size: allocation atom size
2107  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
2108  * @alloc_fn: function to allocate percpu page
2109  * @free_fn: function to free percpu page
2110  *
2111  * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
2112  * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
2113  *
2114  * If this function is used to setup the first chunk, it is allocated
2115  * by calling @alloc_fn and used as-is without being mapped into
2116  * vmalloc area.  Allocations are always whole multiples of @atom_size
2117  * aligned to @atom_size.
2118  *
2119  * This enables the first chunk to piggy back on the linear physical
2120  * mapping which often uses larger page size.  Please note that this
2121  * can result in very sparse cpu->unit mapping on NUMA machines thus
2122  * requiring large vmalloc address space.  Don't use this allocator if
2123  * vmalloc space is not orders of magnitude larger than distances
2124  * between node memory addresses (ie. 32bit NUMA machines).
2125  *
2126  * @dyn_size specifies the minimum dynamic area size.
2127  *
2128  * If the needed size is smaller than the minimum or specified unit
2129  * size, the leftover is returned using @free_fn.
2130  *
2131  * RETURNS:
2132  * 0 on success, -errno on failure.
2133  */
2134 int __init pcpu_embed_first_chunk(size_t reserved_size, size_t dyn_size,
2135                                   size_t atom_size,
2136                                   pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn,
2137                                   pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
2138                                   pcpu_fc_free_fn_t free_fn)
2139 {
2140         void *base = (void *)ULONG_MAX;
2141         void **areas = NULL;
2142         struct pcpu_alloc_info *ai;
2143         size_t size_sum, areas_size;
2144         unsigned long max_distance;
2145         int group, i, highest_group, rc;
2146
2147         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, dyn_size, atom_size,
2148                                    cpu_distance_fn);
2149         if (IS_ERR(ai))
2150                 return PTR_ERR(ai);
2151
2152         size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + ai->dyn_size;
2153         areas_size = PFN_ALIGN(ai->nr_groups * sizeof(void *));
2154
2155         areas = memblock_virt_alloc_nopanic(areas_size, 0);
2156         if (!areas) {
2157                 rc = -ENOMEM;
2158                 goto out_free;
2159         }
2160
2161         /* allocate, copy and determine base address & max_distance */
2162         highest_group = 0;
2163         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
2164                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
2165                 unsigned int cpu = NR_CPUS;
2166                 void *ptr;
2167
2168                 for (i = 0; i < gi->nr_units && cpu == NR_CPUS; i++)
2169                         cpu = gi->cpu_map[i];
2170                 BUG_ON(cpu == NR_CPUS);
2171
2172                 /* allocate space for the whole group */
2173                 ptr = alloc_fn(cpu, gi->nr_units * ai->unit_size, atom_size);
2174                 if (!ptr) {
2175                         rc = -ENOMEM;
2176                         goto out_free_areas;
2177                 }
2178                 /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
2179                 kmemleak_free(ptr);
2180                 areas[group] = ptr;
2181
2182                 base = min(ptr, base);
2183                 if (ptr > areas[highest_group])
2184                         highest_group = group;
2185         }
2186         max_distance = areas[highest_group] - base;
2187         max_distance += ai->unit_size * ai->groups[highest_group].nr_units;
2188
2189         /* warn if maximum distance is further than 75% of vmalloc space */
2190         if (max_distance > VMALLOC_TOTAL * 3 / 4) {
2191                 pr_warn("max_distance=0x%lx too large for vmalloc space 0x%lx\n",
2192                                 max_distance, VMALLOC_TOTAL);
2193 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
2194                 /* and fail if we have fallback */
2195                 rc = -EINVAL;
2196                 goto out_free_areas;
2197 #endif
2198         }
2199
2200         /*
2201          * Copy data and free unused parts.  This should happen after all
2202          * allocations are complete; otherwise, we may end up with
2203          * overlapping groups.
2204          */
2205         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
2206                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
2207                 void *ptr = areas[group];
2208
2209                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++, ptr += ai->unit_size) {
2210                         if (gi->cpu_map[i] == NR_CPUS) {
2211                                 /* unused unit, free whole */
2212                                 free_fn(ptr, ai->unit_size);
2213                                 continue;
2214                         }
2215                         /* copy and return the unused part */
2216                         memcpy(ptr, __per_cpu_load, ai->static_size);
2217                         free_fn(ptr + size_sum, ai->unit_size - size_sum);
2218                 }
2219         }
2220
2221         /* base address is now known, determine group base offsets */
2222         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
2223                 ai->groups[group].base_offset = areas[group] - base;
2224         }
2225
2226         pr_info("Embedded %zu pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu u%zu\n",
2227                 PFN_DOWN(size_sum), base, ai->static_size, ai->reserved_size,
2228                 ai->dyn_size, ai->unit_size);
2229
2230         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
2231         goto out_free;
2232
2233 out_free_areas:
2234         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++)
2235                 if (areas[group])
2236                         free_fn(areas[group],
2237                                 ai->groups[group].nr_units * ai->unit_size);
2238 out_free:
2239         pcpu_free_alloc_info(ai);
2240         if (areas)
2241                 memblock_free_early(__pa(areas), areas_size);
2242         return rc;
2243 }
2244 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK */
2245
2246 #ifdef BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
2247 /**
2248  * pcpu_page_first_chunk - map the first chunk using PAGE_SIZE pages
2249  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
2250  * @alloc_fn: function to allocate percpu page, always called with PAGE_SIZE
2251  * @free_fn: function to free percpu page, always called with PAGE_SIZE
2252  * @populate_pte_fn: function to populate pte
2253  *
2254  * This is a helper to ease setting up page-remapped first percpu
2255  * chunk and can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
2256  *
2257  * This is the basic allocator.  Static percpu area is allocated
2258  * page-by-page into vmalloc area.
2259  *
2260  * RETURNS:
2261  * 0 on success, -errno on failure.
2262  */
2263 int __init pcpu_page_first_chunk(size_t reserved_size,
2264                                  pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
2265                                  pcpu_fc_free_fn_t free_fn,
2266                                  pcpu_fc_populate_pte_fn_t populate_pte_fn)
2267 {
2268         static struct vm_struct vm;
2269         struct pcpu_alloc_info *ai;
2270         char psize_str[16];
2271         int unit_pages;
2272         size_t pages_size;
2273         struct page **pages;
2274         int unit, i, j, rc;
2275         int upa;
2276         int nr_g0_units;
2277
2278         snprintf(psize_str, sizeof(psize_str), "%luK", PAGE_SIZE >> 10);
2279
2280         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, 0, PAGE_SIZE, NULL);
2281         if (IS_ERR(ai))
2282                 return PTR_ERR(ai);
2283         BUG_ON(ai->nr_groups != 1);
2284         upa = ai->alloc_size/ai->unit_size;
2285         nr_g0_units = roundup(num_possible_cpus(), upa);
2286         if (unlikely(WARN_ON(ai->groups[0].nr_units != nr_g0_units))) {
2287                 pcpu_free_alloc_info(ai);
2288                 return -EINVAL;
2289         }
2290
2291         unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
2292
2293         /* unaligned allocations can't be freed, round up to page size */
2294         pages_size = PFN_ALIGN(unit_pages * num_possible_cpus() *
2295                                sizeof(pages[0]));
2296         pages = memblock_virt_alloc(pages_size, 0);
2297
2298         /* allocate pages */
2299         j = 0;
2300         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++) {
2301                 unsigned int cpu = ai->groups[0].cpu_map[unit];
2302                 for (i = 0; i < unit_pages; i++) {
2303                         void *ptr;
2304
2305                         ptr = alloc_fn(cpu, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
2306                         if (!ptr) {
2307                                 pr_warn("failed to allocate %s page for cpu%u\n",
2308                                                 psize_str, cpu);
2309                                 goto enomem;
2310                         }
2311                         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
2312                         kmemleak_free(ptr);
2313                         pages[j++] = virt_to_page(ptr);
2314                 }
2315         }
2316
2317         /* allocate vm area, map the pages and copy static data */
2318         vm.flags = VM_ALLOC;
2319         vm.size = num_possible_cpus() * ai->unit_size;
2320         vm_area_register_early(&vm, PAGE_SIZE);
2321
2322         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++) {
2323                 unsigned long unit_addr =
2324                         (unsigned long)vm.addr + unit * ai->unit_size;
2325
2326                 for (i = 0; i < unit_pages; i++)
2327                         populate_pte_fn(unit_addr + (i << PAGE_SHIFT));
2328
2329                 /* pte already populated, the following shouldn't fail */
2330                 rc = __pcpu_map_pages(unit_addr, &pages[unit * unit_pages],
2331                                       unit_pages);
2332                 if (rc < 0)
2333                         panic("failed to map percpu area, err=%d\n", rc);
2334
2335                 /*
2336                  * FIXME: Archs with virtual cache should flush local
2337                  * cache for the linear mapping here - something
2338                  * equivalent to flush_cache_vmap() on the local cpu.
2339                  * flush_cache_vmap() can't be used as most supporting
2340                  * data structures are not set up yet.
2341                  */
2342
2343                 /* copy static data */
2344                 memcpy((void *)unit_addr, __per_cpu_load, ai->static_size);
2345         }
2346
2347         /* we're ready, commit */
2348         pr_info("%d %s pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu\n",
2349                 unit_pages, psize_str, vm.addr, ai->static_size,
2350                 ai->reserved_size, ai->dyn_size);
2351
2352         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, vm.addr);
2353         goto out_free_ar;
2354
2355 enomem:
2356         while (--j >= 0)
2357                 free_fn(page_address(pages[j]), PAGE_SIZE);
2358         rc = -ENOMEM;
2359 out_free_ar:
2360         memblock_free_early(__pa(pages), pages_size);
2361         pcpu_free_alloc_info(ai);
2362         return rc;
2363 }
2364 #endif /* BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
2365
2366 #ifndef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
2367 /*
2368  * Generic SMP percpu area setup.
2369  *
2370  * The embedding helper is used because its behavior closely resembles
2371  * the original non-dynamic generic percpu area setup.  This is
2372  * important because many archs have addressing restrictions and might
2373  * fail if the percpu area is located far away from the previous
2374  * location.  As an added bonus, in non-NUMA cases, embedding is
2375  * generally a good idea TLB-wise because percpu area can piggy back
2376  * on the physical linear memory mapping which uses large page
2377  * mappings on applicable archs.
2378  */
2379 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
2380 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
2381
2382 static void * __init pcpu_dfl_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size,
2383                                        size_t align)
2384 {
2385         return  memblock_virt_alloc_from_nopanic(
2386                         size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
2387 }
2388
2389 static void __init pcpu_dfl_fc_free(void *ptr, size_t size)
2390 {
2391         memblock_free_early(__pa(ptr), size);
2392 }
2393
2394 void __init setup_per_cpu_areas(void)
2395 {
2396         unsigned long delta;
2397         unsigned int cpu;
2398         int rc;
2399
2400         /*
2401          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
2402          * what the legacy allocator did.
2403          */
2404         rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
2405                                     PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE, NULL,
2406                                     pcpu_dfl_fc_alloc, pcpu_dfl_fc_free);
2407         if (rc < 0)
2408                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
2409
2410         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
2411         for_each_possible_cpu(cpu)
2412                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
2413 }
2414 #endif  /* CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA */
2415
2416 #else   /* CONFIG_SMP */
2417
2418 /*
2419  * UP percpu area setup.
2420  *
2421  * UP always uses km-based percpu allocator with identity mapping.
2422  * Static percpu variables are indistinguishable from the usual static
2423  * variables and don't require any special preparation.
2424  */
2425 void __init setup_per_cpu_areas(void)
2426 {
2427         const size_t unit_size =
2428                 roundup_pow_of_two(max_t(size_t, PCPU_MIN_UNIT_SIZE,
2429                                          PERCPU_DYNAMIC_RESERVE));
2430         struct pcpu_alloc_info *ai;
2431         void *fc;
2432
2433         ai = pcpu_alloc_alloc_info(1, 1);
2434         fc = memblock_virt_alloc_from_nopanic(unit_size,
2435                                               PAGE_SIZE,
2436                                               __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
2437         if (!ai || !fc)
2438                 panic("Failed to allocate memory for percpu areas.");
2439         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
2440         kmemleak_free(fc);
2441
2442         ai->dyn_size = unit_size;
2443         ai->unit_size = unit_size;
2444         ai->atom_size = unit_size;
2445         ai->alloc_size = unit_size;
2446         ai->groups[0].nr_units = 1;
2447         ai->groups[0].cpu_map[0] = 0;
2448
2449         if (pcpu_setup_first_chunk(ai, fc) < 0)
2450                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
2451 }
2452
2453 #endif  /* CONFIG_SMP */
2454
2455 /*
2456  * Percpu allocator is initialized early during boot when neither slab or
2457  * workqueue is available.  Plug async management until everything is up
2458  * and running.
2459  */
2460 static int __init percpu_enable_async(void)
2461 {
2462         pcpu_async_enabled = true;
2463         return 0;
2464 }
2465 subsys_initcall(percpu_enable_async);