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