]> git.karo-electronics.de Git - linux-beck.git/blob - mm/percpu.c
202e104df8a7a765d680ca6b18526636a5b12634
[linux-beck.git] / mm / percpu.c
1 /*
2  * mm/percpu.c - percpu memory allocator
3  *
4  * Copyright (C) 2009           SUSE Linux Products GmbH
5  * Copyright (C) 2009           Tejun Heo <tj@kernel.org>
6  *
7  * This file is released under the GPLv2.
8  *
9  * This is percpu allocator which can handle both static and dynamic
10  * areas.  Percpu areas are allocated in chunks.  Each chunk is
11  * consisted of boot-time determined number of units and the first
12  * chunk is used for static percpu variables in the kernel image
13  * (special boot time alloc/init handling necessary as these areas
14  * need to be brought up before allocation services are running).
15  * Unit grows as necessary and all units grow or shrink in unison.
16  * When a chunk is filled up, another chunk is allocated.
17  *
18  *  c0                           c1                         c2
19  *  -------------------          -------------------        ------------
20  * | u0 | u1 | u2 | u3 |        | u0 | u1 | u2 | u3 |      | u0 | u1 | u
21  *  -------------------  ......  -------------------  ....  ------------
22  *
23  * Allocation is done in offset-size areas of single unit space.  Ie,
24  * an area of 512 bytes at 6k in c1 occupies 512 bytes at 6k of c1:u0,
25  * c1:u1, c1:u2 and c1:u3.  On UMA, units corresponds directly to
26  * cpus.  On NUMA, the mapping can be non-linear and even sparse.
27  * Percpu access can be done by configuring percpu base registers
28  * according to cpu to unit mapping and pcpu_unit_size.
29  *
30  * There are usually many small percpu allocations many of them being
31  * as small as 4 bytes.  The allocator organizes chunks into lists
32  * according to free size and tries to allocate from the fullest one.
33  * Each chunk keeps the maximum contiguous area size hint which is
34  * guaranteed to be equal to or larger than the maximum contiguous
35  * area in the chunk.  This helps the allocator not to iterate the
36  * chunk maps unnecessarily.
37  *
38  * Allocation state in each chunk is kept using an array of integers
39  * on chunk->map.  A positive value in the map represents a free
40  * region and negative allocated.  Allocation inside a chunk is done
41  * by scanning this map sequentially and serving the first matching
42  * entry.  This is mostly copied from the percpu_modalloc() allocator.
43  * Chunks can be determined from the address using the index field
44  * in the page struct. The index field contains a pointer to the chunk.
45  *
46  * To use this allocator, arch code should do the followings.
47  *
48  * - define __addr_to_pcpu_ptr() and __pcpu_ptr_to_addr() to translate
49  *   regular address to percpu pointer and back if they need to be
50  *   different from the default
51  *
52  * - use pcpu_setup_first_chunk() during percpu area initialization to
53  *   setup the first chunk containing the kernel static percpu area
54  */
55
56 #include <linux/bitmap.h>
57 #include <linux/bootmem.h>
58 #include <linux/err.h>
59 #include <linux/list.h>
60 #include <linux/log2.h>
61 #include <linux/mm.h>
62 #include <linux/module.h>
63 #include <linux/mutex.h>
64 #include <linux/percpu.h>
65 #include <linux/pfn.h>
66 #include <linux/slab.h>
67 #include <linux/spinlock.h>
68 #include <linux/vmalloc.h>
69 #include <linux/workqueue.h>
70 #include <linux/kmemleak.h>
71
72 #include <asm/cacheflush.h>
73 #include <asm/sections.h>
74 #include <asm/tlbflush.h>
75 #include <asm/io.h>
76
77 #define PCPU_SLOT_BASE_SHIFT            5       /* 1-31 shares the same slot */
78 #define PCPU_DFL_MAP_ALLOC              16      /* start a map with 16 ents */
79
80 #ifdef CONFIG_SMP
81 /* default addr <-> pcpu_ptr mapping, override in asm/percpu.h if necessary */
82 #ifndef __addr_to_pcpu_ptr
83 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)                                        \
84         (void __percpu *)((unsigned long)(addr) -                       \
85                           (unsigned long)pcpu_base_addr +               \
86                           (unsigned long)__per_cpu_start)
87 #endif
88 #ifndef __pcpu_ptr_to_addr
89 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)                                         \
90         (void __force *)((unsigned long)(ptr) +                         \
91                          (unsigned long)pcpu_base_addr -                \
92                          (unsigned long)__per_cpu_start)
93 #endif
94 #else   /* CONFIG_SMP */
95 /* on UP, it's always identity mapped */
96 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)        (void __percpu *)(addr)
97 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)         (void __force *)(ptr)
98 #endif  /* CONFIG_SMP */
99
100 struct pcpu_chunk {
101         struct list_head        list;           /* linked to pcpu_slot lists */
102         int                     free_size;      /* free bytes in the chunk */
103         int                     contig_hint;    /* max contiguous size hint */
104         void                    *base_addr;     /* base address of this chunk */
105         int                     map_used;       /* # of map entries used before the sentry */
106         int                     map_alloc;      /* # of map entries allocated */
107         int                     *map;           /* allocation map */
108         void                    *data;          /* chunk data */
109         int                     first_free;     /* no free below this */
110         bool                    immutable;      /* no [de]population allowed */
111         unsigned long           populated[];    /* populated bitmap */
112 };
113
114 static int pcpu_unit_pages __read_mostly;
115 static int pcpu_unit_size __read_mostly;
116 static int pcpu_nr_units __read_mostly;
117 static int pcpu_atom_size __read_mostly;
118 static int pcpu_nr_slots __read_mostly;
119 static size_t pcpu_chunk_struct_size __read_mostly;
120
121 /* cpus with the lowest and highest unit addresses */
122 static unsigned int pcpu_low_unit_cpu __read_mostly;
123 static unsigned int pcpu_high_unit_cpu __read_mostly;
124
125 /* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
126 void *pcpu_base_addr __read_mostly;
127 EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
128
129 static const int *pcpu_unit_map __read_mostly;          /* cpu -> unit */
130 const unsigned long *pcpu_unit_offsets __read_mostly;   /* cpu -> unit offset */
131
132 /* group information, used for vm allocation */
133 static int pcpu_nr_groups __read_mostly;
134 static const unsigned long *pcpu_group_offsets __read_mostly;
135 static const size_t *pcpu_group_sizes __read_mostly;
136
137 /*
138  * The first chunk which always exists.  Note that unlike other
139  * chunks, this one can be allocated and mapped in several different
140  * ways and thus often doesn't live in the vmalloc area.
141  */
142 static struct pcpu_chunk *pcpu_first_chunk;
143
144 /*
145  * Optional reserved chunk.  This chunk reserves part of the first
146  * chunk and serves it for reserved allocations.  The amount of
147  * reserved offset is in pcpu_reserved_chunk_limit.  When reserved
148  * area doesn't exist, the following variables contain NULL and 0
149  * respectively.
150  */
151 static struct pcpu_chunk *pcpu_reserved_chunk;
152 static int pcpu_reserved_chunk_limit;
153
154 /*
155  * Synchronization rules.
156  *
157  * There are two locks - pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock.  The former
158  * protects allocation/reclaim paths, chunks, populated bitmap and
159  * vmalloc mapping.  The latter is a spinlock and protects the index
160  * data structures - chunk slots, chunks and area maps in chunks.
161  *
162  * During allocation, pcpu_alloc_mutex is kept locked all the time and
163  * pcpu_lock is grabbed and released as necessary.  All actual memory
164  * allocations are done using GFP_KERNEL with pcpu_lock released.  In
165  * general, percpu memory can't be allocated with irq off but
166  * irqsave/restore are still used in alloc path so that it can be used
167  * from early init path - sched_init() specifically.
168  *
169  * Free path accesses and alters only the index data structures, so it
170  * can be safely called from atomic context.  When memory needs to be
171  * returned to the system, free path schedules reclaim_work which
172  * grabs both pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock, unlinks chunks to be
173  * reclaimed, release both locks and frees the chunks.  Note that it's
174  * necessary to grab both locks to remove a chunk from circulation as
175  * allocation path might be referencing the chunk with only
176  * pcpu_alloc_mutex locked.
177  */
178 static DEFINE_MUTEX(pcpu_alloc_mutex);  /* protects whole alloc and reclaim */
179 static DEFINE_SPINLOCK(pcpu_lock);      /* protects index data structures */
180
181 static struct list_head *pcpu_slot __read_mostly; /* chunk list slots */
182
183 /* reclaim work to release fully free chunks, scheduled from free path */
184 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work);
185 static DECLARE_WORK(pcpu_reclaim_work, pcpu_reclaim);
186
187 static bool pcpu_addr_in_first_chunk(void *addr)
188 {
189         void *first_start = pcpu_first_chunk->base_addr;
190
191         return addr >= first_start && addr < first_start + pcpu_unit_size;
192 }
193
194 static bool pcpu_addr_in_reserved_chunk(void *addr)
195 {
196         void *first_start = pcpu_first_chunk->base_addr;
197
198         return addr >= first_start &&
199                 addr < first_start + pcpu_reserved_chunk_limit;
200 }
201
202 static int __pcpu_size_to_slot(int size)
203 {
204         int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
205         return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
206 }
207
208 static int pcpu_size_to_slot(int size)
209 {
210         if (size == pcpu_unit_size)
211                 return pcpu_nr_slots - 1;
212         return __pcpu_size_to_slot(size);
213 }
214
215 static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
216 {
217         if (chunk->free_size < sizeof(int) || chunk->contig_hint < sizeof(int))
218                 return 0;
219
220         return pcpu_size_to_slot(chunk->free_size);
221 }
222
223 /* set the pointer to a chunk in a page struct */
224 static void pcpu_set_page_chunk(struct page *page, struct pcpu_chunk *pcpu)
225 {
226         page->index = (unsigned long)pcpu;
227 }
228
229 /* obtain pointer to a chunk from a page struct */
230 static struct pcpu_chunk *pcpu_get_page_chunk(struct page *page)
231 {
232         return (struct pcpu_chunk *)page->index;
233 }
234
235 static int __maybe_unused pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
236 {
237         return pcpu_unit_map[cpu] * pcpu_unit_pages + page_idx;
238 }
239
240 static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
241                                      unsigned int cpu, int page_idx)
242 {
243         return (unsigned long)chunk->base_addr + pcpu_unit_offsets[cpu] +
244                 (page_idx << PAGE_SHIFT);
245 }
246
247 static void __maybe_unused pcpu_next_unpop(struct pcpu_chunk *chunk,
248                                            int *rs, int *re, int end)
249 {
250         *rs = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs);
251         *re = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
252 }
253
254 static void __maybe_unused pcpu_next_pop(struct pcpu_chunk *chunk,
255                                          int *rs, int *re, int end)
256 {
257         *rs = find_next_bit(chunk->populated, end, *rs);
258         *re = find_next_zero_bit(chunk->populated, end, *rs + 1);
259 }
260
261 /*
262  * (Un)populated page region iterators.  Iterate over (un)populated
263  * page regions between @start and @end in @chunk.  @rs and @re should
264  * be integer variables and will be set to start and end page index of
265  * the current region.
266  */
267 #define pcpu_for_each_unpop_region(chunk, rs, re, start, end)               \
268         for ((rs) = (start), pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)); \
269              (rs) < (re);                                                   \
270              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_unpop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
271
272 #define pcpu_for_each_pop_region(chunk, rs, re, start, end)                 \
273         for ((rs) = (start), pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end));   \
274              (rs) < (re);                                                   \
275              (rs) = (re) + 1, pcpu_next_pop((chunk), &(rs), &(re), (end)))
276
277 /**
278  * pcpu_mem_zalloc - allocate memory
279  * @size: bytes to allocate
280  *
281  * Allocate @size bytes.  If @size is smaller than PAGE_SIZE,
282  * kzalloc() is used; otherwise, vzalloc() is used.  The returned
283  * memory is always zeroed.
284  *
285  * CONTEXT:
286  * Does GFP_KERNEL allocation.
287  *
288  * RETURNS:
289  * Pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
290  */
291 static void *pcpu_mem_zalloc(size_t size)
292 {
293         if (WARN_ON_ONCE(!slab_is_available()))
294                 return NULL;
295
296         if (size <= PAGE_SIZE)
297                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
298         else
299                 return vzalloc(size);
300 }
301
302 /**
303  * pcpu_mem_free - free memory
304  * @ptr: memory to free
305  * @size: size of the area
306  *
307  * Free @ptr.  @ptr should have been allocated using pcpu_mem_zalloc().
308  */
309 static void pcpu_mem_free(void *ptr, size_t size)
310 {
311         if (size <= PAGE_SIZE)
312                 kfree(ptr);
313         else
314                 vfree(ptr);
315 }
316
317 /**
318  * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
319  * @chunk: chunk of interest
320  * @oslot: the previous slot it was on
321  *
322  * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
323  * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
324  * moved to the slot.  Note that the reserved chunk is never put on
325  * chunk slots.
326  *
327  * CONTEXT:
328  * pcpu_lock.
329  */
330 static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
331 {
332         int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
333
334         if (chunk != pcpu_reserved_chunk && oslot != nslot) {
335                 if (oslot < nslot)
336                         list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
337                 else
338                         list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
339         }
340 }
341
342 /**
343  * pcpu_need_to_extend - determine whether chunk area map needs to be extended
344  * @chunk: chunk of interest
345  *
346  * Determine whether area map of @chunk needs to be extended to
347  * accommodate a new allocation.
348  *
349  * CONTEXT:
350  * pcpu_lock.
351  *
352  * RETURNS:
353  * New target map allocation length if extension is necessary, 0
354  * otherwise.
355  */
356 static int pcpu_need_to_extend(struct pcpu_chunk *chunk)
357 {
358         int new_alloc;
359
360         if (chunk->map_alloc >= chunk->map_used + 3)
361                 return 0;
362
363         new_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
364         while (new_alloc < chunk->map_used + 3)
365                 new_alloc *= 2;
366
367         return new_alloc;
368 }
369
370 /**
371  * pcpu_extend_area_map - extend area map of a chunk
372  * @chunk: chunk of interest
373  * @new_alloc: new target allocation length of the area map
374  *
375  * Extend area map of @chunk to have @new_alloc entries.
376  *
377  * CONTEXT:
378  * Does GFP_KERNEL allocation.  Grabs and releases pcpu_lock.
379  *
380  * RETURNS:
381  * 0 on success, -errno on failure.
382  */
383 static int pcpu_extend_area_map(struct pcpu_chunk *chunk, int new_alloc)
384 {
385         int *old = NULL, *new = NULL;
386         size_t old_size = 0, new_size = new_alloc * sizeof(new[0]);
387         unsigned long flags;
388
389         new = pcpu_mem_zalloc(new_size);
390         if (!new)
391                 return -ENOMEM;
392
393         /* acquire pcpu_lock and switch to new area map */
394         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
395
396         if (new_alloc <= chunk->map_alloc)
397                 goto out_unlock;
398
399         old_size = chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]);
400         old = chunk->map;
401
402         memcpy(new, old, old_size);
403
404         chunk->map_alloc = new_alloc;
405         chunk->map = new;
406         new = NULL;
407
408 out_unlock:
409         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
410
411         /*
412          * pcpu_mem_free() might end up calling vfree() which uses
413          * IRQ-unsafe lock and thus can't be called under pcpu_lock.
414          */
415         pcpu_mem_free(old, old_size);
416         pcpu_mem_free(new, new_size);
417
418         return 0;
419 }
420
421 /**
422  * pcpu_alloc_area - allocate area from a pcpu_chunk
423  * @chunk: chunk of interest
424  * @size: wanted size in bytes
425  * @align: wanted align
426  *
427  * Try to allocate @size bytes area aligned at @align from @chunk.
428  * Note that this function only allocates the offset.  It doesn't
429  * populate or map the area.
430  *
431  * @chunk->map must have at least two free slots.
432  *
433  * CONTEXT:
434  * pcpu_lock.
435  *
436  * RETURNS:
437  * Allocated offset in @chunk on success, -1 if no matching area is
438  * found.
439  */
440 static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int size, int align)
441 {
442         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
443         int max_contig = 0;
444         int i, off;
445         bool seen_free = false;
446         int *p;
447
448         for (i = chunk->first_free, p = chunk->map + i; i < chunk->map_used; i++, p++) {
449                 int head, tail;
450                 int this_size;
451
452                 off = *p;
453                 if (off & 1)
454                         continue;
455
456                 /* extra for alignment requirement */
457                 head = ALIGN(off, align) - off;
458
459                 this_size = (p[1] & ~1) - off;
460                 if (this_size < head + size) {
461                         if (!seen_free) {
462                                 chunk->first_free = i;
463                                 seen_free = true;
464                         }
465                         max_contig = max(this_size, max_contig);
466                         continue;
467                 }
468
469                 /*
470                  * If head is small or the previous block is free,
471                  * merge'em.  Note that 'small' is defined as smaller
472                  * than sizeof(int), which is very small but isn't too
473                  * uncommon for percpu allocations.
474                  */
475                 if (head && (head < sizeof(int) || !(p[-1] & 1))) {
476                         if (p[-1] & 1)
477                                 chunk->free_size -= head;
478                         *p = off += head;
479                         this_size -= head;
480                         head = 0;
481                 }
482
483                 /* if tail is small, just keep it around */
484                 tail = this_size - head - size;
485                 if (tail < sizeof(int)) {
486                         tail = 0;
487                         size = this_size - head;
488                 }
489
490                 /* split if warranted */
491                 if (head || tail) {
492                         int nr_extra = !!head + !!tail;
493
494                         /* insert new subblocks */
495                         memmove(p + nr_extra + 1, p + 1,
496                                 sizeof(chunk->map[0]) * (chunk->map_used - i));
497                         chunk->map_used += nr_extra;
498
499                         if (head) {
500                                 if (!seen_free) {
501                                         chunk->first_free = i;
502                                         seen_free = true;
503                                 }
504                                 *++p = off += head;
505                                 ++i;
506                                 max_contig = max(head, max_contig);
507                         }
508                         if (tail) {
509                                 p[1] = off + size;
510                                 max_contig = max(tail, max_contig);
511                         }
512                 }
513
514                 if (!seen_free)
515                         chunk->first_free = i + 1;
516
517                 /* update hint and mark allocated */
518                 if (i + 1 == chunk->map_used)
519                         chunk->contig_hint = max_contig; /* fully scanned */
520                 else
521                         chunk->contig_hint = max(chunk->contig_hint,
522                                                  max_contig);
523
524                 chunk->free_size -= size;
525                 *p |= 1;
526
527                 pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
528                 return off;
529         }
530
531         chunk->contig_hint = max_contig;        /* fully scanned */
532         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
533
534         /* tell the upper layer that this chunk has no matching area */
535         return -1;
536 }
537
538 /**
539  * pcpu_free_area - free area to a pcpu_chunk
540  * @chunk: chunk of interest
541  * @freeme: offset of area to free
542  *
543  * Free area starting from @freeme to @chunk.  Note that this function
544  * only modifies the allocation map.  It doesn't depopulate or unmap
545  * the area.
546  *
547  * CONTEXT:
548  * pcpu_lock.
549  */
550 static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int freeme)
551 {
552         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
553         int off = 0;
554         unsigned i, j;
555         int to_free = 0;
556         int *p;
557
558         freeme |= 1;    /* we are searching for <given offset, in use> pair */
559
560         i = 0;
561         j = chunk->map_used;
562         while (i != j) {
563                 unsigned k = (i + j) / 2;
564                 off = chunk->map[k];
565                 if (off < freeme)
566                         i = k + 1;
567                 else if (off > freeme)
568                         j = k;
569                 else
570                         i = j = k;
571         }
572         BUG_ON(off != freeme);
573
574         if (i < chunk->first_free)
575                 chunk->first_free = i;
576
577         p = chunk->map + i;
578         *p = off &= ~1;
579         chunk->free_size += (p[1] & ~1) - off;
580
581         /* merge with next? */
582         if (!(p[1] & 1))
583                 to_free++;
584         /* merge with previous? */
585         if (i > 0 && !(p[-1] & 1)) {
586                 to_free++;
587                 i--;
588                 p--;
589         }
590         if (to_free) {
591                 chunk->map_used -= to_free;
592                 memmove(p + 1, p + 1 + to_free,
593                         (chunk->map_used - i) * sizeof(chunk->map[0]));
594         }
595
596         chunk->contig_hint = max(chunk->map[i + 1] - chunk->map[i] - 1, chunk->contig_hint);
597         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
598 }
599
600 static struct pcpu_chunk *pcpu_alloc_chunk(void)
601 {
602         struct pcpu_chunk *chunk;
603
604         chunk = pcpu_mem_zalloc(pcpu_chunk_struct_size);
605         if (!chunk)
606                 return NULL;
607
608         chunk->map = pcpu_mem_zalloc(PCPU_DFL_MAP_ALLOC *
609                                                 sizeof(chunk->map[0]));
610         if (!chunk->map) {
611                 kfree(chunk);
612                 return NULL;
613         }
614
615         chunk->map_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
616         chunk->map[0] = 0;
617         chunk->map[1] = pcpu_unit_size | 1;
618         chunk->map_used = 1;
619
620         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
621         chunk->free_size = pcpu_unit_size;
622         chunk->contig_hint = pcpu_unit_size;
623
624         return chunk;
625 }
626
627 static void pcpu_free_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
628 {
629         if (!chunk)
630                 return;
631         pcpu_mem_free(chunk->map, chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]));
632         pcpu_mem_free(chunk, pcpu_chunk_struct_size);
633 }
634
635 /*
636  * Chunk management implementation.
637  *
638  * To allow different implementations, chunk alloc/free and
639  * [de]population are implemented in a separate file which is pulled
640  * into this file and compiled together.  The following functions
641  * should be implemented.
642  *
643  * pcpu_populate_chunk          - populate the specified range of a chunk
644  * pcpu_depopulate_chunk        - depopulate the specified range of a chunk
645  * pcpu_create_chunk            - create a new chunk
646  * pcpu_destroy_chunk           - destroy a chunk, always preceded by full depop
647  * pcpu_addr_to_page            - translate address to physical address
648  * pcpu_verify_alloc_info       - check alloc_info is acceptable during init
649  */
650 static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
651 static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size);
652 static struct pcpu_chunk *pcpu_create_chunk(void);
653 static void pcpu_destroy_chunk(struct pcpu_chunk *chunk);
654 static struct page *pcpu_addr_to_page(void *addr);
655 static int __init pcpu_verify_alloc_info(const struct pcpu_alloc_info *ai);
656
657 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_KM
658 #include "percpu-km.c"
659 #else
660 #include "percpu-vm.c"
661 #endif
662
663 /**
664  * pcpu_chunk_addr_search - determine chunk containing specified address
665  * @addr: address for which the chunk needs to be determined.
666  *
667  * RETURNS:
668  * The address of the found chunk.
669  */
670 static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
671 {
672         /* is it in the first chunk? */
673         if (pcpu_addr_in_first_chunk(addr)) {
674                 /* is it in the reserved area? */
675                 if (pcpu_addr_in_reserved_chunk(addr))
676                         return pcpu_reserved_chunk;
677                 return pcpu_first_chunk;
678         }
679
680         /*
681          * The address is relative to unit0 which might be unused and
682          * thus unmapped.  Offset the address to the unit space of the
683          * current processor before looking it up in the vmalloc
684          * space.  Note that any possible cpu id can be used here, so
685          * there's no need to worry about preemption or cpu hotplug.
686          */
687         addr += pcpu_unit_offsets[raw_smp_processor_id()];
688         return pcpu_get_page_chunk(pcpu_addr_to_page(addr));
689 }
690
691 /**
692  * pcpu_alloc - the percpu allocator
693  * @size: size of area to allocate in bytes
694  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
695  * @reserved: allocate from the reserved chunk if available
696  *
697  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.
698  *
699  * CONTEXT:
700  * Does GFP_KERNEL allocation.
701  *
702  * RETURNS:
703  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
704  */
705 static void __percpu *pcpu_alloc(size_t size, size_t align, bool reserved)
706 {
707         static int warn_limit = 10;
708         struct pcpu_chunk *chunk;
709         const char *err;
710         int slot, off, new_alloc;
711         unsigned long flags;
712         void __percpu *ptr;
713
714         /*
715          * We want the lowest bit of offset available for in-use/free
716          * indicator, so force >= 16bit alignment and make size even.
717          */
718         if (unlikely(align < 2))
719                 align = 2;
720
721         if (unlikely(size & 1))
722                 size++;
723
724         if (unlikely(!size || size > PCPU_MIN_UNIT_SIZE || align > PAGE_SIZE)) {
725                 WARN(true, "illegal size (%zu) or align (%zu) for "
726                      "percpu allocation\n", size, align);
727                 return NULL;
728         }
729
730         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
731         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
732
733         /* serve reserved allocations from the reserved chunk if available */
734         if (reserved && pcpu_reserved_chunk) {
735                 chunk = pcpu_reserved_chunk;
736
737                 if (size > chunk->contig_hint) {
738                         err = "alloc from reserved chunk failed";
739                         goto fail_unlock;
740                 }
741
742                 while ((new_alloc = pcpu_need_to_extend(chunk))) {
743                         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
744                         if (pcpu_extend_area_map(chunk, new_alloc) < 0) {
745                                 err = "failed to extend area map of reserved chunk";
746                                 goto fail_unlock_mutex;
747                         }
748                         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
749                 }
750
751                 off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
752                 if (off >= 0)
753                         goto area_found;
754
755                 err = "alloc from reserved chunk failed";
756                 goto fail_unlock;
757         }
758
759 restart:
760         /* search through normal chunks */
761         for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
762                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
763                         if (size > chunk->contig_hint)
764                                 continue;
765
766                         new_alloc = pcpu_need_to_extend(chunk);
767                         if (new_alloc) {
768                                 spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
769                                 if (pcpu_extend_area_map(chunk,
770                                                          new_alloc) < 0) {
771                                         err = "failed to extend area map";
772                                         goto fail_unlock_mutex;
773                                 }
774                                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
775                                 /*
776                                  * pcpu_lock has been dropped, need to
777                                  * restart cpu_slot list walking.
778                                  */
779                                 goto restart;
780                         }
781
782                         off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
783                         if (off >= 0)
784                                 goto area_found;
785                 }
786         }
787
788         /* hmmm... no space left, create a new chunk */
789         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
790
791         chunk = pcpu_create_chunk();
792         if (!chunk) {
793                 err = "failed to allocate new chunk";
794                 goto fail_unlock_mutex;
795         }
796
797         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
798         pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
799         goto restart;
800
801 area_found:
802         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
803
804         /* populate, map and clear the area */
805         if (pcpu_populate_chunk(chunk, off, size)) {
806                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
807                 pcpu_free_area(chunk, off);
808                 err = "failed to populate";
809                 goto fail_unlock;
810         }
811
812         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
813
814         /* return address relative to base address */
815         ptr = __addr_to_pcpu_ptr(chunk->base_addr + off);
816         kmemleak_alloc_percpu(ptr, size);
817         return ptr;
818
819 fail_unlock:
820         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
821 fail_unlock_mutex:
822         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
823         if (warn_limit) {
824                 pr_warning("PERCPU: allocation failed, size=%zu align=%zu, "
825                            "%s\n", size, align, err);
826                 dump_stack();
827                 if (!--warn_limit)
828                         pr_info("PERCPU: limit reached, disable warning\n");
829         }
830         return NULL;
831 }
832
833 /**
834  * __alloc_percpu - allocate dynamic percpu area
835  * @size: size of area to allocate in bytes
836  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
837  *
838  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align.
839  * Might sleep.  Might trigger writeouts.
840  *
841  * CONTEXT:
842  * Does GFP_KERNEL allocation.
843  *
844  * RETURNS:
845  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
846  */
847 void __percpu *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
848 {
849         return pcpu_alloc(size, align, false);
850 }
851 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
852
853 /**
854  * __alloc_reserved_percpu - allocate reserved percpu area
855  * @size: size of area to allocate in bytes
856  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
857  *
858  * Allocate zero-filled percpu area of @size bytes aligned at @align
859  * from reserved percpu area if arch has set it up; otherwise,
860  * allocation is served from the same dynamic area.  Might sleep.
861  * Might trigger writeouts.
862  *
863  * CONTEXT:
864  * Does GFP_KERNEL allocation.
865  *
866  * RETURNS:
867  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
868  */
869 void __percpu *__alloc_reserved_percpu(size_t size, size_t align)
870 {
871         return pcpu_alloc(size, align, true);
872 }
873
874 /**
875  * pcpu_reclaim - reclaim fully free chunks, workqueue function
876  * @work: unused
877  *
878  * Reclaim all fully free chunks except for the first one.
879  *
880  * CONTEXT:
881  * workqueue context.
882  */
883 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work)
884 {
885         LIST_HEAD(todo);
886         struct list_head *head = &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1];
887         struct pcpu_chunk *chunk, *next;
888
889         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
890         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
891
892         list_for_each_entry_safe(chunk, next, head, list) {
893                 WARN_ON(chunk->immutable);
894
895                 /* spare the first one */
896                 if (chunk == list_first_entry(head, struct pcpu_chunk, list))
897                         continue;
898
899                 list_move(&chunk->list, &todo);
900         }
901
902         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
903
904         list_for_each_entry_safe(chunk, next, &todo, list) {
905                 pcpu_depopulate_chunk(chunk, 0, pcpu_unit_size);
906                 pcpu_destroy_chunk(chunk);
907         }
908
909         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
910 }
911
912 /**
913  * free_percpu - free percpu area
914  * @ptr: pointer to area to free
915  *
916  * Free percpu area @ptr.
917  *
918  * CONTEXT:
919  * Can be called from atomic context.
920  */
921 void free_percpu(void __percpu *ptr)
922 {
923         void *addr;
924         struct pcpu_chunk *chunk;
925         unsigned long flags;
926         int off;
927
928         if (!ptr)
929                 return;
930
931         kmemleak_free_percpu(ptr);
932
933         addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
934
935         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
936
937         chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
938         off = addr - chunk->base_addr;
939
940         pcpu_free_area(chunk, off);
941
942         /* if there are more than one fully free chunks, wake up grim reaper */
943         if (chunk->free_size == pcpu_unit_size) {
944                 struct pcpu_chunk *pos;
945
946                 list_for_each_entry(pos, &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1], list)
947                         if (pos != chunk) {
948                                 schedule_work(&pcpu_reclaim_work);
949                                 break;
950                         }
951         }
952
953         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
954 }
955 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
956
957 /**
958  * is_kernel_percpu_address - test whether address is from static percpu area
959  * @addr: address to test
960  *
961  * Test whether @addr belongs to in-kernel static percpu area.  Module
962  * static percpu areas are not considered.  For those, use
963  * is_module_percpu_address().
964  *
965  * RETURNS:
966  * %true if @addr is from in-kernel static percpu area, %false otherwise.
967  */
968 bool is_kernel_percpu_address(unsigned long addr)
969 {
970 #ifdef CONFIG_SMP
971         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
972         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
973         unsigned int cpu;
974
975         for_each_possible_cpu(cpu) {
976                 void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
977
978                 if ((void *)addr >= start && (void *)addr < start + static_size)
979                         return true;
980         }
981 #endif
982         /* on UP, can't distinguish from other static vars, always false */
983         return false;
984 }
985
986 /**
987  * per_cpu_ptr_to_phys - convert translated percpu address to physical address
988  * @addr: the address to be converted to physical address
989  *
990  * Given @addr which is dereferenceable address obtained via one of
991  * percpu access macros, this function translates it into its physical
992  * address.  The caller is responsible for ensuring @addr stays valid
993  * until this function finishes.
994  *
995  * percpu allocator has special setup for the first chunk, which currently
996  * supports either embedding in linear address space or vmalloc mapping,
997  * and, from the second one, the backing allocator (currently either vm or
998  * km) provides translation.
999  *
1000  * The addr can be tranlated simply without checking if it falls into the
1001  * first chunk. But the current code reflects better how percpu allocator
1002  * actually works, and the verification can discover both bugs in percpu
1003  * allocator itself and per_cpu_ptr_to_phys() callers. So we keep current
1004  * code.
1005  *
1006  * RETURNS:
1007  * The physical address for @addr.
1008  */
1009 phys_addr_t per_cpu_ptr_to_phys(void *addr)
1010 {
1011         void __percpu *base = __addr_to_pcpu_ptr(pcpu_base_addr);
1012         bool in_first_chunk = false;
1013         unsigned long first_low, first_high;
1014         unsigned int cpu;
1015
1016         /*
1017          * The following test on unit_low/high isn't strictly
1018          * necessary but will speed up lookups of addresses which
1019          * aren't in the first chunk.
1020          */
1021         first_low = pcpu_chunk_addr(pcpu_first_chunk, pcpu_low_unit_cpu, 0);
1022         first_high = pcpu_chunk_addr(pcpu_first_chunk, pcpu_high_unit_cpu,
1023                                      pcpu_unit_pages);
1024         if ((unsigned long)addr >= first_low &&
1025             (unsigned long)addr < first_high) {
1026                 for_each_possible_cpu(cpu) {
1027                         void *start = per_cpu_ptr(base, cpu);
1028
1029                         if (addr >= start && addr < start + pcpu_unit_size) {
1030                                 in_first_chunk = true;
1031                                 break;
1032                         }
1033                 }
1034         }
1035
1036         if (in_first_chunk) {
1037                 if (!is_vmalloc_addr(addr))
1038                         return __pa(addr);
1039                 else
1040                         return page_to_phys(vmalloc_to_page(addr)) +
1041                                offset_in_page(addr);
1042         } else
1043                 return page_to_phys(pcpu_addr_to_page(addr)) +
1044                        offset_in_page(addr);
1045 }
1046
1047 /**
1048  * pcpu_alloc_alloc_info - allocate percpu allocation info
1049  * @nr_groups: the number of groups
1050  * @nr_units: the number of units
1051  *
1052  * Allocate ai which is large enough for @nr_groups groups containing
1053  * @nr_units units.  The returned ai's groups[0].cpu_map points to the
1054  * cpu_map array which is long enough for @nr_units and filled with
1055  * NR_CPUS.  It's the caller's responsibility to initialize cpu_map
1056  * pointer of other groups.
1057  *
1058  * RETURNS:
1059  * Pointer to the allocated pcpu_alloc_info on success, NULL on
1060  * failure.
1061  */
1062 struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_alloc_alloc_info(int nr_groups,
1063                                                       int nr_units)
1064 {
1065         struct pcpu_alloc_info *ai;
1066         size_t base_size, ai_size;
1067         void *ptr;
1068         int unit;
1069
1070         base_size = ALIGN(sizeof(*ai) + nr_groups * sizeof(ai->groups[0]),
1071                           __alignof__(ai->groups[0].cpu_map[0]));
1072         ai_size = base_size + nr_units * sizeof(ai->groups[0].cpu_map[0]);
1073
1074         ptr = memblock_virt_alloc_nopanic(PFN_ALIGN(ai_size), 0);
1075         if (!ptr)
1076                 return NULL;
1077         ai = ptr;
1078         ptr += base_size;
1079
1080         ai->groups[0].cpu_map = ptr;
1081
1082         for (unit = 0; unit < nr_units; unit++)
1083                 ai->groups[0].cpu_map[unit] = NR_CPUS;
1084
1085         ai->nr_groups = nr_groups;
1086         ai->__ai_size = PFN_ALIGN(ai_size);
1087
1088         return ai;
1089 }
1090
1091 /**
1092  * pcpu_free_alloc_info - free percpu allocation info
1093  * @ai: pcpu_alloc_info to free
1094  *
1095  * Free @ai which was allocated by pcpu_alloc_alloc_info().
1096  */
1097 void __init pcpu_free_alloc_info(struct pcpu_alloc_info *ai)
1098 {
1099         memblock_free_early(__pa(ai), ai->__ai_size);
1100 }
1101
1102 /**
1103  * pcpu_dump_alloc_info - print out information about pcpu_alloc_info
1104  * @lvl: loglevel
1105  * @ai: allocation info to dump
1106  *
1107  * Print out information about @ai using loglevel @lvl.
1108  */
1109 static void pcpu_dump_alloc_info(const char *lvl,
1110                                  const struct pcpu_alloc_info *ai)
1111 {
1112         int group_width = 1, cpu_width = 1, width;
1113         char empty_str[] = "--------";
1114         int alloc = 0, alloc_end = 0;
1115         int group, v;
1116         int upa, apl;   /* units per alloc, allocs per line */
1117
1118         v = ai->nr_groups;
1119         while (v /= 10)
1120                 group_width++;
1121
1122         v = num_possible_cpus();
1123         while (v /= 10)
1124                 cpu_width++;
1125         empty_str[min_t(int, cpu_width, sizeof(empty_str) - 1)] = '\0';
1126
1127         upa = ai->alloc_size / ai->unit_size;
1128         width = upa * (cpu_width + 1) + group_width + 3;
1129         apl = rounddown_pow_of_two(max(60 / width, 1));
1130
1131         printk("%spcpu-alloc: s%zu r%zu d%zu u%zu alloc=%zu*%zu",
1132                lvl, ai->static_size, ai->reserved_size, ai->dyn_size,
1133                ai->unit_size, ai->alloc_size / ai->atom_size, ai->atom_size);
1134
1135         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1136                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1137                 int unit = 0, unit_end = 0;
1138
1139                 BUG_ON(gi->nr_units % upa);
1140                 for (alloc_end += gi->nr_units / upa;
1141                      alloc < alloc_end; alloc++) {
1142                         if (!(alloc % apl)) {
1143                                 printk(KERN_CONT "\n");
1144                                 printk("%spcpu-alloc: ", lvl);
1145                         }
1146                         printk(KERN_CONT "[%0*d] ", group_width, group);
1147
1148                         for (unit_end += upa; unit < unit_end; unit++)
1149                                 if (gi->cpu_map[unit] != NR_CPUS)
1150                                         printk(KERN_CONT "%0*d ", cpu_width,
1151                                                gi->cpu_map[unit]);
1152                                 else
1153                                         printk(KERN_CONT "%s ", empty_str);
1154                 }
1155         }
1156         printk(KERN_CONT "\n");
1157 }
1158
1159 /**
1160  * pcpu_setup_first_chunk - initialize the first percpu chunk
1161  * @ai: pcpu_alloc_info describing how to percpu area is shaped
1162  * @base_addr: mapped address
1163  *
1164  * Initialize the first percpu chunk which contains the kernel static
1165  * perpcu area.  This function is to be called from arch percpu area
1166  * setup path.
1167  *
1168  * @ai contains all information necessary to initialize the first
1169  * chunk and prime the dynamic percpu allocator.
1170  *
1171  * @ai->static_size is the size of static percpu area.
1172  *
1173  * @ai->reserved_size, if non-zero, specifies the amount of bytes to
1174  * reserve after the static area in the first chunk.  This reserves
1175  * the first chunk such that it's available only through reserved
1176  * percpu allocation.  This is primarily used to serve module percpu
1177  * static areas on architectures where the addressing model has
1178  * limited offset range for symbol relocations to guarantee module
1179  * percpu symbols fall inside the relocatable range.
1180  *
1181  * @ai->dyn_size determines the number of bytes available for dynamic
1182  * allocation in the first chunk.  The area between @ai->static_size +
1183  * @ai->reserved_size + @ai->dyn_size and @ai->unit_size is unused.
1184  *
1185  * @ai->unit_size specifies unit size and must be aligned to PAGE_SIZE
1186  * and equal to or larger than @ai->static_size + @ai->reserved_size +
1187  * @ai->dyn_size.
1188  *
1189  * @ai->atom_size is the allocation atom size and used as alignment
1190  * for vm areas.
1191  *
1192  * @ai->alloc_size is the allocation size and always multiple of
1193  * @ai->atom_size.  This is larger than @ai->atom_size if
1194  * @ai->unit_size is larger than @ai->atom_size.
1195  *
1196  * @ai->nr_groups and @ai->groups describe virtual memory layout of
1197  * percpu areas.  Units which should be colocated are put into the
1198  * same group.  Dynamic VM areas will be allocated according to these
1199  * groupings.  If @ai->nr_groups is zero, a single group containing
1200  * all units is assumed.
1201  *
1202  * The caller should have mapped the first chunk at @base_addr and
1203  * copied static data to each unit.
1204  *
1205  * If the first chunk ends up with both reserved and dynamic areas, it
1206  * is served by two chunks - one to serve the core static and reserved
1207  * areas and the other for the dynamic area.  They share the same vm
1208  * and page map but uses different area allocation map to stay away
1209  * from each other.  The latter chunk is circulated in the chunk slots
1210  * and available for dynamic allocation like any other chunks.
1211  *
1212  * RETURNS:
1213  * 0 on success, -errno on failure.
1214  */
1215 int __init pcpu_setup_first_chunk(const struct pcpu_alloc_info *ai,
1216                                   void *base_addr)
1217 {
1218         static char cpus_buf[4096] __initdata;
1219         static int smap[PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS] __initdata;
1220         static int dmap[PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS] __initdata;
1221         size_t dyn_size = ai->dyn_size;
1222         size_t size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + dyn_size;
1223         struct pcpu_chunk *schunk, *dchunk = NULL;
1224         unsigned long *group_offsets;
1225         size_t *group_sizes;
1226         unsigned long *unit_off;
1227         unsigned int cpu;
1228         int *unit_map;
1229         int group, unit, i;
1230
1231         cpumask_scnprintf(cpus_buf, sizeof(cpus_buf), cpu_possible_mask);
1232
1233 #define PCPU_SETUP_BUG_ON(cond) do {                                    \
1234         if (unlikely(cond)) {                                           \
1235                 pr_emerg("PERCPU: failed to initialize, %s", #cond);    \
1236                 pr_emerg("PERCPU: cpu_possible_mask=%s\n", cpus_buf);   \
1237                 pcpu_dump_alloc_info(KERN_EMERG, ai);                   \
1238                 BUG();                                                  \
1239         }                                                               \
1240 } while (0)
1241
1242         /* sanity checks */
1243         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->nr_groups <= 0);
1244 #ifdef CONFIG_SMP
1245         PCPU_SETUP_BUG_ON(!ai->static_size);
1246         PCPU_SETUP_BUG_ON((unsigned long)__per_cpu_start & ~PAGE_MASK);
1247 #endif
1248         PCPU_SETUP_BUG_ON(!base_addr);
1249         PCPU_SETUP_BUG_ON((unsigned long)base_addr & ~PAGE_MASK);
1250         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < size_sum);
1251         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size & ~PAGE_MASK);
1252         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->unit_size < PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1253         PCPU_SETUP_BUG_ON(ai->dyn_size < PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE);
1254         PCPU_SETUP_BUG_ON(pcpu_verify_alloc_info(ai) < 0);
1255
1256         /* process group information and build config tables accordingly */
1257         group_offsets = memblock_virt_alloc(ai->nr_groups *
1258                                              sizeof(group_offsets[0]), 0);
1259         group_sizes = memblock_virt_alloc(ai->nr_groups *
1260                                            sizeof(group_sizes[0]), 0);
1261         unit_map = memblock_virt_alloc(nr_cpu_ids * sizeof(unit_map[0]), 0);
1262         unit_off = memblock_virt_alloc(nr_cpu_ids * sizeof(unit_off[0]), 0);
1263
1264         for (cpu = 0; cpu < nr_cpu_ids; cpu++)
1265                 unit_map[cpu] = UINT_MAX;
1266
1267         pcpu_low_unit_cpu = NR_CPUS;
1268         pcpu_high_unit_cpu = NR_CPUS;
1269
1270         for (group = 0, unit = 0; group < ai->nr_groups; group++, unit += i) {
1271                 const struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1272
1273                 group_offsets[group] = gi->base_offset;
1274                 group_sizes[group] = gi->nr_units * ai->unit_size;
1275
1276                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++) {
1277                         cpu = gi->cpu_map[i];
1278                         if (cpu == NR_CPUS)
1279                                 continue;
1280
1281                         PCPU_SETUP_BUG_ON(cpu > nr_cpu_ids);
1282                         PCPU_SETUP_BUG_ON(!cpu_possible(cpu));
1283                         PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] != UINT_MAX);
1284
1285                         unit_map[cpu] = unit + i;
1286                         unit_off[cpu] = gi->base_offset + i * ai->unit_size;
1287
1288                         /* determine low/high unit_cpu */
1289                         if (pcpu_low_unit_cpu == NR_CPUS ||
1290                             unit_off[cpu] < unit_off[pcpu_low_unit_cpu])
1291                                 pcpu_low_unit_cpu = cpu;
1292                         if (pcpu_high_unit_cpu == NR_CPUS ||
1293                             unit_off[cpu] > unit_off[pcpu_high_unit_cpu])
1294                                 pcpu_high_unit_cpu = cpu;
1295                 }
1296         }
1297         pcpu_nr_units = unit;
1298
1299         for_each_possible_cpu(cpu)
1300                 PCPU_SETUP_BUG_ON(unit_map[cpu] == UINT_MAX);
1301
1302         /* we're done parsing the input, undefine BUG macro and dump config */
1303 #undef PCPU_SETUP_BUG_ON
1304         pcpu_dump_alloc_info(KERN_DEBUG, ai);
1305
1306         pcpu_nr_groups = ai->nr_groups;
1307         pcpu_group_offsets = group_offsets;
1308         pcpu_group_sizes = group_sizes;
1309         pcpu_unit_map = unit_map;
1310         pcpu_unit_offsets = unit_off;
1311
1312         /* determine basic parameters */
1313         pcpu_unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
1314         pcpu_unit_size = pcpu_unit_pages << PAGE_SHIFT;
1315         pcpu_atom_size = ai->atom_size;
1316         pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk) +
1317                 BITS_TO_LONGS(pcpu_unit_pages) * sizeof(unsigned long);
1318
1319         /*
1320          * Allocate chunk slots.  The additional last slot is for
1321          * empty chunks.
1322          */
1323         pcpu_nr_slots = __pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 2;
1324         pcpu_slot = memblock_virt_alloc(
1325                         pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]), 0);
1326         for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
1327                 INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
1328
1329         /*
1330          * Initialize static chunk.  If reserved_size is zero, the
1331          * static chunk covers static area + dynamic allocation area
1332          * in the first chunk.  If reserved_size is not zero, it
1333          * covers static area + reserved area (mostly used for module
1334          * static percpu allocation).
1335          */
1336         schunk = memblock_virt_alloc(pcpu_chunk_struct_size, 0);
1337         INIT_LIST_HEAD(&schunk->list);
1338         schunk->base_addr = base_addr;
1339         schunk->map = smap;
1340         schunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(smap);
1341         schunk->immutable = true;
1342         bitmap_fill(schunk->populated, pcpu_unit_pages);
1343
1344         if (ai->reserved_size) {
1345                 schunk->free_size = ai->reserved_size;
1346                 pcpu_reserved_chunk = schunk;
1347                 pcpu_reserved_chunk_limit = ai->static_size + ai->reserved_size;
1348         } else {
1349                 schunk->free_size = dyn_size;
1350                 dyn_size = 0;                   /* dynamic area covered */
1351         }
1352         schunk->contig_hint = schunk->free_size;
1353
1354         schunk->map[0] = 1;
1355         schunk->map[1] = ai->static_size;
1356         schunk->map_used = 1;
1357         if (schunk->free_size)
1358                 schunk->map[++schunk->map_used] = 1 | (ai->static_size + schunk->free_size);
1359         else
1360                 schunk->map[1] |= 1;
1361
1362         /* init dynamic chunk if necessary */
1363         if (dyn_size) {
1364                 dchunk = memblock_virt_alloc(pcpu_chunk_struct_size, 0);
1365                 INIT_LIST_HEAD(&dchunk->list);
1366                 dchunk->base_addr = base_addr;
1367                 dchunk->map = dmap;
1368                 dchunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(dmap);
1369                 dchunk->immutable = true;
1370                 bitmap_fill(dchunk->populated, pcpu_unit_pages);
1371
1372                 dchunk->contig_hint = dchunk->free_size = dyn_size;
1373                 dchunk->map[0] = 1;
1374                 dchunk->map[1] = pcpu_reserved_chunk_limit;
1375                 dchunk->map[2] = (pcpu_reserved_chunk_limit + dchunk->free_size) | 1;
1376                 dchunk->map_used = 2;
1377         }
1378
1379         /* link the first chunk in */
1380         pcpu_first_chunk = dchunk ?: schunk;
1381         pcpu_chunk_relocate(pcpu_first_chunk, -1);
1382
1383         /* we're done */
1384         pcpu_base_addr = base_addr;
1385         return 0;
1386 }
1387
1388 #ifdef CONFIG_SMP
1389
1390 const char * const pcpu_fc_names[PCPU_FC_NR] __initconst = {
1391         [PCPU_FC_AUTO]  = "auto",
1392         [PCPU_FC_EMBED] = "embed",
1393         [PCPU_FC_PAGE]  = "page",
1394 };
1395
1396 enum pcpu_fc pcpu_chosen_fc __initdata = PCPU_FC_AUTO;
1397
1398 static int __init percpu_alloc_setup(char *str)
1399 {
1400         if (!str)
1401                 return -EINVAL;
1402
1403         if (0)
1404                 /* nada */;
1405 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK
1406         else if (!strcmp(str, "embed"))
1407                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_EMBED;
1408 #endif
1409 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
1410         else if (!strcmp(str, "page"))
1411                 pcpu_chosen_fc = PCPU_FC_PAGE;
1412 #endif
1413         else
1414                 pr_warning("PERCPU: unknown allocator %s specified\n", str);
1415
1416         return 0;
1417 }
1418 early_param("percpu_alloc", percpu_alloc_setup);
1419
1420 /*
1421  * pcpu_embed_first_chunk() is used by the generic percpu setup.
1422  * Build it if needed by the arch config or the generic setup is going
1423  * to be used.
1424  */
1425 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_EMBED_FIRST_CHUNK) || \
1426         !defined(CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA)
1427 #define BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK
1428 #endif
1429
1430 /* build pcpu_page_first_chunk() iff needed by the arch config */
1431 #if defined(CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK)
1432 #define BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
1433 #endif
1434
1435 /* pcpu_build_alloc_info() is used by both embed and page first chunk */
1436 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK) || defined(BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK)
1437 /**
1438  * pcpu_build_alloc_info - build alloc_info considering distances between CPUs
1439  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1440  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
1441  * @atom_size: allocation atom size
1442  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
1443  *
1444  * This function determines grouping of units, their mappings to cpus
1445  * and other parameters considering needed percpu size, allocation
1446  * atom size and distances between CPUs.
1447  *
1448  * Groups are always mutliples of atom size and CPUs which are of
1449  * LOCAL_DISTANCE both ways are grouped together and share space for
1450  * units in the same group.  The returned configuration is guaranteed
1451  * to have CPUs on different nodes on different groups and >=75% usage
1452  * of allocated virtual address space.
1453  *
1454  * RETURNS:
1455  * On success, pointer to the new allocation_info is returned.  On
1456  * failure, ERR_PTR value is returned.
1457  */
1458 static struct pcpu_alloc_info * __init pcpu_build_alloc_info(
1459                                 size_t reserved_size, size_t dyn_size,
1460                                 size_t atom_size,
1461                                 pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn)
1462 {
1463         static int group_map[NR_CPUS] __initdata;
1464         static int group_cnt[NR_CPUS] __initdata;
1465         const size_t static_size = __per_cpu_end - __per_cpu_start;
1466         int nr_groups = 1, nr_units = 0;
1467         size_t size_sum, min_unit_size, alloc_size;
1468         int upa, max_upa, uninitialized_var(best_upa);  /* units_per_alloc */
1469         int last_allocs, group, unit;
1470         unsigned int cpu, tcpu;
1471         struct pcpu_alloc_info *ai;
1472         unsigned int *cpu_map;
1473
1474         /* this function may be called multiple times */
1475         memset(group_map, 0, sizeof(group_map));
1476         memset(group_cnt, 0, sizeof(group_cnt));
1477
1478         /* calculate size_sum and ensure dyn_size is enough for early alloc */
1479         size_sum = PFN_ALIGN(static_size + reserved_size +
1480                             max_t(size_t, dyn_size, PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SIZE));
1481         dyn_size = size_sum - static_size - reserved_size;
1482
1483         /*
1484          * Determine min_unit_size, alloc_size and max_upa such that
1485          * alloc_size is multiple of atom_size and is the smallest
1486          * which can accommodate 4k aligned segments which are equal to
1487          * or larger than min_unit_size.
1488          */
1489         min_unit_size = max_t(size_t, size_sum, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1490
1491         alloc_size = roundup(min_unit_size, atom_size);
1492         upa = alloc_size / min_unit_size;
1493         while (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
1494                 upa--;
1495         max_upa = upa;
1496
1497         /* group cpus according to their proximity */
1498         for_each_possible_cpu(cpu) {
1499                 group = 0;
1500         next_group:
1501                 for_each_possible_cpu(tcpu) {
1502                         if (cpu == tcpu)
1503                                 break;
1504                         if (group_map[tcpu] == group && cpu_distance_fn &&
1505                             (cpu_distance_fn(cpu, tcpu) > LOCAL_DISTANCE ||
1506                              cpu_distance_fn(tcpu, cpu) > LOCAL_DISTANCE)) {
1507                                 group++;
1508                                 nr_groups = max(nr_groups, group + 1);
1509                                 goto next_group;
1510                         }
1511                 }
1512                 group_map[cpu] = group;
1513                 group_cnt[group]++;
1514         }
1515
1516         /*
1517          * Expand unit size until address space usage goes over 75%
1518          * and then as much as possible without using more address
1519          * space.
1520          */
1521         last_allocs = INT_MAX;
1522         for (upa = max_upa; upa; upa--) {
1523                 int allocs = 0, wasted = 0;
1524
1525                 if (alloc_size % upa || ((alloc_size / upa) & ~PAGE_MASK))
1526                         continue;
1527
1528                 for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
1529                         int this_allocs = DIV_ROUND_UP(group_cnt[group], upa);
1530                         allocs += this_allocs;
1531                         wasted += this_allocs * upa - group_cnt[group];
1532                 }
1533
1534                 /*
1535                  * Don't accept if wastage is over 1/3.  The
1536                  * greater-than comparison ensures upa==1 always
1537                  * passes the following check.
1538                  */
1539                 if (wasted > num_possible_cpus() / 3)
1540                         continue;
1541
1542                 /* and then don't consume more memory */
1543                 if (allocs > last_allocs)
1544                         break;
1545                 last_allocs = allocs;
1546                 best_upa = upa;
1547         }
1548         upa = best_upa;
1549
1550         /* allocate and fill alloc_info */
1551         for (group = 0; group < nr_groups; group++)
1552                 nr_units += roundup(group_cnt[group], upa);
1553
1554         ai = pcpu_alloc_alloc_info(nr_groups, nr_units);
1555         if (!ai)
1556                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1557         cpu_map = ai->groups[0].cpu_map;
1558
1559         for (group = 0; group < nr_groups; group++) {
1560                 ai->groups[group].cpu_map = cpu_map;
1561                 cpu_map += roundup(group_cnt[group], upa);
1562         }
1563
1564         ai->static_size = static_size;
1565         ai->reserved_size = reserved_size;
1566         ai->dyn_size = dyn_size;
1567         ai->unit_size = alloc_size / upa;
1568         ai->atom_size = atom_size;
1569         ai->alloc_size = alloc_size;
1570
1571         for (group = 0, unit = 0; group_cnt[group]; group++) {
1572                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1573
1574                 /*
1575                  * Initialize base_offset as if all groups are located
1576                  * back-to-back.  The caller should update this to
1577                  * reflect actual allocation.
1578                  */
1579                 gi->base_offset = unit * ai->unit_size;
1580
1581                 for_each_possible_cpu(cpu)
1582                         if (group_map[cpu] == group)
1583                                 gi->cpu_map[gi->nr_units++] = cpu;
1584                 gi->nr_units = roundup(gi->nr_units, upa);
1585                 unit += gi->nr_units;
1586         }
1587         BUG_ON(unit != nr_units);
1588
1589         return ai;
1590 }
1591 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK || BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
1592
1593 #if defined(BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK)
1594 /**
1595  * pcpu_embed_first_chunk - embed the first percpu chunk into bootmem
1596  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1597  * @dyn_size: minimum free size for dynamic allocation in bytes
1598  * @atom_size: allocation atom size
1599  * @cpu_distance_fn: callback to determine distance between cpus, optional
1600  * @alloc_fn: function to allocate percpu page
1601  * @free_fn: function to free percpu page
1602  *
1603  * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
1604  * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1605  *
1606  * If this function is used to setup the first chunk, it is allocated
1607  * by calling @alloc_fn and used as-is without being mapped into
1608  * vmalloc area.  Allocations are always whole multiples of @atom_size
1609  * aligned to @atom_size.
1610  *
1611  * This enables the first chunk to piggy back on the linear physical
1612  * mapping which often uses larger page size.  Please note that this
1613  * can result in very sparse cpu->unit mapping on NUMA machines thus
1614  * requiring large vmalloc address space.  Don't use this allocator if
1615  * vmalloc space is not orders of magnitude larger than distances
1616  * between node memory addresses (ie. 32bit NUMA machines).
1617  *
1618  * @dyn_size specifies the minimum dynamic area size.
1619  *
1620  * If the needed size is smaller than the minimum or specified unit
1621  * size, the leftover is returned using @free_fn.
1622  *
1623  * RETURNS:
1624  * 0 on success, -errno on failure.
1625  */
1626 int __init pcpu_embed_first_chunk(size_t reserved_size, size_t dyn_size,
1627                                   size_t atom_size,
1628                                   pcpu_fc_cpu_distance_fn_t cpu_distance_fn,
1629                                   pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
1630                                   pcpu_fc_free_fn_t free_fn)
1631 {
1632         void *base = (void *)ULONG_MAX;
1633         void **areas = NULL;
1634         struct pcpu_alloc_info *ai;
1635         size_t size_sum, areas_size, max_distance;
1636         int group, i, rc;
1637
1638         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, dyn_size, atom_size,
1639                                    cpu_distance_fn);
1640         if (IS_ERR(ai))
1641                 return PTR_ERR(ai);
1642
1643         size_sum = ai->static_size + ai->reserved_size + ai->dyn_size;
1644         areas_size = PFN_ALIGN(ai->nr_groups * sizeof(void *));
1645
1646         areas = memblock_virt_alloc_nopanic(areas_size, 0);
1647         if (!areas) {
1648                 rc = -ENOMEM;
1649                 goto out_free;
1650         }
1651
1652         /* allocate, copy and determine base address */
1653         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1654                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1655                 unsigned int cpu = NR_CPUS;
1656                 void *ptr;
1657
1658                 for (i = 0; i < gi->nr_units && cpu == NR_CPUS; i++)
1659                         cpu = gi->cpu_map[i];
1660                 BUG_ON(cpu == NR_CPUS);
1661
1662                 /* allocate space for the whole group */
1663                 ptr = alloc_fn(cpu, gi->nr_units * ai->unit_size, atom_size);
1664                 if (!ptr) {
1665                         rc = -ENOMEM;
1666                         goto out_free_areas;
1667                 }
1668                 /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
1669                 kmemleak_free(ptr);
1670                 areas[group] = ptr;
1671
1672                 base = min(ptr, base);
1673         }
1674
1675         /*
1676          * Copy data and free unused parts.  This should happen after all
1677          * allocations are complete; otherwise, we may end up with
1678          * overlapping groups.
1679          */
1680         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1681                 struct pcpu_group_info *gi = &ai->groups[group];
1682                 void *ptr = areas[group];
1683
1684                 for (i = 0; i < gi->nr_units; i++, ptr += ai->unit_size) {
1685                         if (gi->cpu_map[i] == NR_CPUS) {
1686                                 /* unused unit, free whole */
1687                                 free_fn(ptr, ai->unit_size);
1688                                 continue;
1689                         }
1690                         /* copy and return the unused part */
1691                         memcpy(ptr, __per_cpu_load, ai->static_size);
1692                         free_fn(ptr + size_sum, ai->unit_size - size_sum);
1693                 }
1694         }
1695
1696         /* base address is now known, determine group base offsets */
1697         max_distance = 0;
1698         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++) {
1699                 ai->groups[group].base_offset = areas[group] - base;
1700                 max_distance = max_t(size_t, max_distance,
1701                                      ai->groups[group].base_offset);
1702         }
1703         max_distance += ai->unit_size;
1704
1705         /* warn if maximum distance is further than 75% of vmalloc space */
1706         if (max_distance > VMALLOC_TOTAL * 3 / 4) {
1707                 pr_warning("PERCPU: max_distance=0x%zx too large for vmalloc "
1708                            "space 0x%lx\n", max_distance,
1709                            VMALLOC_TOTAL);
1710 #ifdef CONFIG_NEED_PER_CPU_PAGE_FIRST_CHUNK
1711                 /* and fail if we have fallback */
1712                 rc = -EINVAL;
1713                 goto out_free;
1714 #endif
1715         }
1716
1717         pr_info("PERCPU: Embedded %zu pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu u%zu\n",
1718                 PFN_DOWN(size_sum), base, ai->static_size, ai->reserved_size,
1719                 ai->dyn_size, ai->unit_size);
1720
1721         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, base);
1722         goto out_free;
1723
1724 out_free_areas:
1725         for (group = 0; group < ai->nr_groups; group++)
1726                 if (areas[group])
1727                         free_fn(areas[group],
1728                                 ai->groups[group].nr_units * ai->unit_size);
1729 out_free:
1730         pcpu_free_alloc_info(ai);
1731         if (areas)
1732                 memblock_free_early(__pa(areas), areas_size);
1733         return rc;
1734 }
1735 #endif /* BUILD_EMBED_FIRST_CHUNK */
1736
1737 #ifdef BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK
1738 /**
1739  * pcpu_page_first_chunk - map the first chunk using PAGE_SIZE pages
1740  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1741  * @alloc_fn: function to allocate percpu page, always called with PAGE_SIZE
1742  * @free_fn: function to free percpu page, always called with PAGE_SIZE
1743  * @populate_pte_fn: function to populate pte
1744  *
1745  * This is a helper to ease setting up page-remapped first percpu
1746  * chunk and can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1747  *
1748  * This is the basic allocator.  Static percpu area is allocated
1749  * page-by-page into vmalloc area.
1750  *
1751  * RETURNS:
1752  * 0 on success, -errno on failure.
1753  */
1754 int __init pcpu_page_first_chunk(size_t reserved_size,
1755                                  pcpu_fc_alloc_fn_t alloc_fn,
1756                                  pcpu_fc_free_fn_t free_fn,
1757                                  pcpu_fc_populate_pte_fn_t populate_pte_fn)
1758 {
1759         static struct vm_struct vm;
1760         struct pcpu_alloc_info *ai;
1761         char psize_str[16];
1762         int unit_pages;
1763         size_t pages_size;
1764         struct page **pages;
1765         int unit, i, j, rc;
1766
1767         snprintf(psize_str, sizeof(psize_str), "%luK", PAGE_SIZE >> 10);
1768
1769         ai = pcpu_build_alloc_info(reserved_size, 0, PAGE_SIZE, NULL);
1770         if (IS_ERR(ai))
1771                 return PTR_ERR(ai);
1772         BUG_ON(ai->nr_groups != 1);
1773         BUG_ON(ai->groups[0].nr_units != num_possible_cpus());
1774
1775         unit_pages = ai->unit_size >> PAGE_SHIFT;
1776
1777         /* unaligned allocations can't be freed, round up to page size */
1778         pages_size = PFN_ALIGN(unit_pages * num_possible_cpus() *
1779                                sizeof(pages[0]));
1780         pages = memblock_virt_alloc(pages_size, 0);
1781
1782         /* allocate pages */
1783         j = 0;
1784         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++)
1785                 for (i = 0; i < unit_pages; i++) {
1786                         unsigned int cpu = ai->groups[0].cpu_map[unit];
1787                         void *ptr;
1788
1789                         ptr = alloc_fn(cpu, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1790                         if (!ptr) {
1791                                 pr_warning("PERCPU: failed to allocate %s page "
1792                                            "for cpu%u\n", psize_str, cpu);
1793                                 goto enomem;
1794                         }
1795                         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
1796                         kmemleak_free(ptr);
1797                         pages[j++] = virt_to_page(ptr);
1798                 }
1799
1800         /* allocate vm area, map the pages and copy static data */
1801         vm.flags = VM_ALLOC;
1802         vm.size = num_possible_cpus() * ai->unit_size;
1803         vm_area_register_early(&vm, PAGE_SIZE);
1804
1805         for (unit = 0; unit < num_possible_cpus(); unit++) {
1806                 unsigned long unit_addr =
1807                         (unsigned long)vm.addr + unit * ai->unit_size;
1808
1809                 for (i = 0; i < unit_pages; i++)
1810                         populate_pte_fn(unit_addr + (i << PAGE_SHIFT));
1811
1812                 /* pte already populated, the following shouldn't fail */
1813                 rc = __pcpu_map_pages(unit_addr, &pages[unit * unit_pages],
1814                                       unit_pages);
1815                 if (rc < 0)
1816                         panic("failed to map percpu area, err=%d\n", rc);
1817
1818                 /*
1819                  * FIXME: Archs with virtual cache should flush local
1820                  * cache for the linear mapping here - something
1821                  * equivalent to flush_cache_vmap() on the local cpu.
1822                  * flush_cache_vmap() can't be used as most supporting
1823                  * data structures are not set up yet.
1824                  */
1825
1826                 /* copy static data */
1827                 memcpy((void *)unit_addr, __per_cpu_load, ai->static_size);
1828         }
1829
1830         /* we're ready, commit */
1831         pr_info("PERCPU: %d %s pages/cpu @%p s%zu r%zu d%zu\n",
1832                 unit_pages, psize_str, vm.addr, ai->static_size,
1833                 ai->reserved_size, ai->dyn_size);
1834
1835         rc = pcpu_setup_first_chunk(ai, vm.addr);
1836         goto out_free_ar;
1837
1838 enomem:
1839         while (--j >= 0)
1840                 free_fn(page_address(pages[j]), PAGE_SIZE);
1841         rc = -ENOMEM;
1842 out_free_ar:
1843         memblock_free_early(__pa(pages), pages_size);
1844         pcpu_free_alloc_info(ai);
1845         return rc;
1846 }
1847 #endif /* BUILD_PAGE_FIRST_CHUNK */
1848
1849 #ifndef CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA
1850 /*
1851  * Generic SMP percpu area setup.
1852  *
1853  * The embedding helper is used because its behavior closely resembles
1854  * the original non-dynamic generic percpu area setup.  This is
1855  * important because many archs have addressing restrictions and might
1856  * fail if the percpu area is located far away from the previous
1857  * location.  As an added bonus, in non-NUMA cases, embedding is
1858  * generally a good idea TLB-wise because percpu area can piggy back
1859  * on the physical linear memory mapping which uses large page
1860  * mappings on applicable archs.
1861  */
1862 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
1863 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
1864
1865 static void * __init pcpu_dfl_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size,
1866                                        size_t align)
1867 {
1868         return  memblock_virt_alloc_from_nopanic(
1869                         size, align, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
1870 }
1871
1872 static void __init pcpu_dfl_fc_free(void *ptr, size_t size)
1873 {
1874         memblock_free_early(__pa(ptr), size);
1875 }
1876
1877 void __init setup_per_cpu_areas(void)
1878 {
1879         unsigned long delta;
1880         unsigned int cpu;
1881         int rc;
1882
1883         /*
1884          * Always reserve area for module percpu variables.  That's
1885          * what the legacy allocator did.
1886          */
1887         rc = pcpu_embed_first_chunk(PERCPU_MODULE_RESERVE,
1888                                     PERCPU_DYNAMIC_RESERVE, PAGE_SIZE, NULL,
1889                                     pcpu_dfl_fc_alloc, pcpu_dfl_fc_free);
1890         if (rc < 0)
1891                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
1892
1893         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
1894         for_each_possible_cpu(cpu)
1895                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
1896 }
1897 #endif  /* CONFIG_HAVE_SETUP_PER_CPU_AREA */
1898
1899 #else   /* CONFIG_SMP */
1900
1901 /*
1902  * UP percpu area setup.
1903  *
1904  * UP always uses km-based percpu allocator with identity mapping.
1905  * Static percpu variables are indistinguishable from the usual static
1906  * variables and don't require any special preparation.
1907  */
1908 void __init setup_per_cpu_areas(void)
1909 {
1910         const size_t unit_size =
1911                 roundup_pow_of_two(max_t(size_t, PCPU_MIN_UNIT_SIZE,
1912                                          PERCPU_DYNAMIC_RESERVE));
1913         struct pcpu_alloc_info *ai;
1914         void *fc;
1915
1916         ai = pcpu_alloc_alloc_info(1, 1);
1917         fc = memblock_virt_alloc_from_nopanic(unit_size,
1918                                               PAGE_SIZE,
1919                                               __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
1920         if (!ai || !fc)
1921                 panic("Failed to allocate memory for percpu areas.");
1922         /* kmemleak tracks the percpu allocations separately */
1923         kmemleak_free(fc);
1924
1925         ai->dyn_size = unit_size;
1926         ai->unit_size = unit_size;
1927         ai->atom_size = unit_size;
1928         ai->alloc_size = unit_size;
1929         ai->groups[0].nr_units = 1;
1930         ai->groups[0].cpu_map[0] = 0;
1931
1932         if (pcpu_setup_first_chunk(ai, fc) < 0)
1933                 panic("Failed to initialize percpu areas.");
1934 }
1935
1936 #endif  /* CONFIG_SMP */
1937
1938 /*
1939  * First and reserved chunks are initialized with temporary allocation
1940  * map in initdata so that they can be used before slab is online.
1941  * This function is called after slab is brought up and replaces those
1942  * with properly allocated maps.
1943  */
1944 void __init percpu_init_late(void)
1945 {
1946         struct pcpu_chunk *target_chunks[] =
1947                 { pcpu_first_chunk, pcpu_reserved_chunk, NULL };
1948         struct pcpu_chunk *chunk;
1949         unsigned long flags;
1950         int i;
1951
1952         for (i = 0; (chunk = target_chunks[i]); i++) {
1953                 int *map;
1954                 const size_t size = PERCPU_DYNAMIC_EARLY_SLOTS * sizeof(map[0]);
1955
1956                 BUILD_BUG_ON(size > PAGE_SIZE);
1957
1958                 map = pcpu_mem_zalloc(size);
1959                 BUG_ON(!map);
1960
1961                 spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1962                 memcpy(map, chunk->map, size);
1963                 chunk->map = map;
1964                 spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1965         }
1966 }