kernel/padata.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * padata.c - generic interface to process data streams in parallel
   4  *
   5  * See Documentation/core-api/padata.rst for more information.
   6  *
   7  * Copyright (C) 2008, 2009 secunet Security Networks AG
   8  * Copyright (C) 2008, 2009 Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>
   9  *
  10  * Copyright (c) 2020 Oracle and/or its affiliates.
  11  * Author: Daniel Jordan <daniel.m.jordan@oracle.com>
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  14  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
  15  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
  16  *
  17  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  18  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  19  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  20  * more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  23  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  24  * 51 Franklin St - Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  25  */
  26
  27 #include <linux/completion.h>
  28 #include <linux/export.h>
  29 #include <linux/cpumask.h>
  30 #include <linux/err.h>
  31 #include <linux/cpu.h>
  32 #include <linux/padata.h>
  33 #include <linux/mutex.h>
  34 #include <linux/sched.h>
  35 #include <linux/slab.h>
  36 #include <linux/sysfs.h>
  37 #include <linux/rcupdate.h>
  38
  39 #define PADATA_WORK_ONSTACK     1       /* Work's memory is on stack */
  40
  41 struct padata_work {
  42         struct work_struct      pw_work;
  43         struct list_head        pw_list;  /* padata_free_works linkage */
  44         void                    *pw_data;
  45 };
  46
  47 static DEFINE_SPINLOCK(padata_works_lock);
  48 static struct padata_work *padata_works;
  49 static LIST_HEAD(padata_free_works);
  50
  51 struct padata_mt_job_state {
  52         spinlock_t              lock;
  53         struct completion       completion;
  54         struct padata_mt_job    *job;
  55         int                     nworks;
  56         int                     nworks_fini;
  57         unsigned long           chunk_size;
  58 };
  59
  60 static void padata_free_pd(struct parallel_data *pd);
  61 static void __init padata_mt_helper(struct work_struct *work);
  62
  63 static int padata_index_to_cpu(struct parallel_data *pd, int cpu_index)
  64 {
  65         int cpu, target_cpu;
  66
  67         target_cpu = cpumask_first(pd->cpumask.pcpu);
  68         for (cpu = 0; cpu < cpu_index; cpu++)
  69                 target_cpu = cpumask_next(target_cpu, pd->cpumask.pcpu);
  70
  71         return target_cpu;
  72 }
  73
  74 static int padata_cpu_hash(struct parallel_data *pd, unsigned int seq_nr)
  75 {
  76         /*
  77          * Hash the sequence numbers to the cpus by taking
  78          * seq_nr mod. number of cpus in use.
  79          */
  80         int cpu_index = seq_nr % cpumask_weight(pd->cpumask.pcpu);
  81
  82         return padata_index_to_cpu(pd, cpu_index);
  83 }
  84
  85 static struct padata_work *padata_work_alloc(void)
  86 {
  87         struct padata_work *pw;
  88
  89         lockdep_assert_held(&padata_works_lock);
  90
  91         if (list_empty(&padata_free_works))
  92                 return NULL;    /* No more work items allowed to be queued. */
  93
  94         pw = list_first_entry(&padata_free_works, struct padata_work, pw_list);
  95         list_del(&pw->pw_list);
  96         return pw;
  97 }
  98
  99 static void padata_work_init(struct padata_work *pw, work_func_t work_fn,
 100                              void *data, int flags)
 101 {
 102         if (flags & PADATA_WORK_ONSTACK)
 103                 INIT_WORK_ONSTACK(&pw->pw_work, work_fn);
 104         else
 105                 INIT_WORK(&pw->pw_work, work_fn);
 106         pw->pw_data = data;
 107 }
 108
 109 static int __init padata_work_alloc_mt(int nworks, void *data,
 110                                        struct list_head *head)
 111 {
 112         int i;
 113
 114         spin_lock(&padata_works_lock);
 115         /* Start at 1 because the current task participates in the job. */
 116         for (i = 1; i < nworks; ++i) {
 117                 struct padata_work *pw = padata_work_alloc();
 118
 119                 if (!pw)
 120                         break;
 121                 padata_work_init(pw, padata_mt_helper, data, 0);
 122                 list_add(&pw->pw_list, head);
 123         }
 124         spin_unlock(&padata_works_lock);
 125
 126         return i;
 127 }
 128
 129 static void padata_work_free(struct padata_work *pw)
 130 {
 131         lockdep_assert_held(&padata_works_lock);
 132         list_add(&pw->pw_list, &padata_free_works);
 133 }
 134
 135 static void __init padata_works_free(struct list_head *works)
 136 {
 137         struct padata_work *cur, *next;
 138
 139         if (list_empty(works))
 140                 return;
 141
 142         spin_lock(&padata_works_lock);
 143         list_for_each_entry_safe(cur, next, works, pw_list) {
 144                 list_del(&cur->pw_list);
 145                 padata_work_free(cur);
 146         }
 147         spin_unlock(&padata_works_lock);
 148 }
 149
 150 static void padata_parallel_worker(struct work_struct *parallel_work)
 151 {
 152         struct padata_work *pw = container_of(parallel_work, struct padata_work,
 153                                               pw_work);
 154         struct padata_priv *padata = pw->pw_data;
 155
 156         local_bh_disable();
 157         padata->parallel(padata);
 158         spin_lock(&padata_works_lock);
 159         padata_work_free(pw);
 160         spin_unlock(&padata_works_lock);
 161         local_bh_enable();
 162 }
 163
 164 /**
 165  * padata_do_parallel - padata parallelization function
 166  *
 167  * @ps: padatashell
 168  * @padata: object to be parallelized
 169  * @cb_cpu: pointer to the CPU that the serialization callback function should
 170  *          run on.  If it's not in the serial cpumask of @pinst
 171  *          (i.e. cpumask.cbcpu), this function selects a fallback CPU and if
 172  *          none found, returns -EINVAL.
 173  *
 174  * The parallelization callback function will run with BHs off.
 175  * Note: Every object which is parallelized by padata_do_parallel
 176  * must be seen by padata_do_serial.
 177  *
 178  * Return: 0 on success or else negative error code.
 179  */
 180 int padata_do_parallel(struct padata_shell *ps,
 181                        struct padata_priv *padata, int *cb_cpu)
 182 {
 183         struct padata_instance *pinst = ps->pinst;
 184         int i, cpu, cpu_index, err;
 185         struct parallel_data *pd;
 186         struct padata_work *pw;
 187
 188         rcu_read_lock_bh();
 189
 190         pd = rcu_dereference_bh(ps->pd);
 191
 192         err = -EINVAL;
 193         if (!(pinst->flags & PADATA_INIT) || pinst->flags & PADATA_INVALID)
 194                 goto out;
 195
 196         if (!cpumask_test_cpu(*cb_cpu, pd->cpumask.cbcpu)) {
 197                 if (!cpumask_weight(pd->cpumask.cbcpu))
 198                         goto out;
 199
 200                 /* Select an alternate fallback CPU and notify the caller. */
 201                 cpu_index = *cb_cpu % cpumask_weight(pd->cpumask.cbcpu);
 202
 203                 cpu = cpumask_first(pd->cpumask.cbcpu);
 204                 for (i = 0; i < cpu_index; i++)
 205                         cpu = cpumask_next(cpu, pd->cpumask.cbcpu);
 206
 207                 *cb_cpu = cpu;
 208         }
 209
 210         err =  -EBUSY;
 211         if ((pinst->flags & PADATA_RESET))
 212                 goto out;
 213
 214         atomic_inc(&pd->refcnt);
 215         padata->pd = pd;
 216         padata->cb_cpu = *cb_cpu;
 217
 218         spin_lock(&padata_works_lock);
 219         padata->seq_nr = ++pd->seq_nr;
 220         pw = padata_work_alloc();
 221         spin_unlock(&padata_works_lock);
 222
 223         rcu_read_unlock_bh();
 224
 225         if (pw) {
 226                 padata_work_init(pw, padata_parallel_worker, padata, 0);
 227                 queue_work(pinst->parallel_wq, &pw->pw_work);
 228         } else {
 229                 /* Maximum works limit exceeded, run in the current task. */
 230                 padata->parallel(padata);
 231         }
 232
 233         return 0;
 234 out:
 235         rcu_read_unlock_bh();
 236
 237         return err;
 238 }
 239 EXPORT_SYMBOL(padata_do_parallel);
 240
 241 /*
 242  * padata_find_next - Find the next object that needs serialization.
 243  *
 244  * Return:
 245  * * A pointer to the control struct of the next object that needs
 246  *   serialization, if present in one of the percpu reorder queues.
 247  * * NULL, if the next object that needs serialization will
 248  *   be parallel processed by another cpu and is not yet present in
 249  *   the cpu's reorder queue.
 250  */
 251 static struct padata_priv *padata_find_next(struct parallel_data *pd,
 252                                             bool remove_object)
 253 {
 254         struct padata_priv *padata;
 255         struct padata_list *reorder;
 256         int cpu = pd->cpu;
 257
 258         reorder = per_cpu_ptr(pd->reorder_list, cpu);
 259
 260         spin_lock(&reorder->lock);
 261         if (list_empty(&reorder->list)) {
 262                 spin_unlock(&reorder->lock);
 263                 return NULL;
 264         }
 265
 266         padata = list_entry(reorder->list.next, struct padata_priv, list);
 267
 268         /*
 269          * Checks the rare case where two or more parallel jobs have hashed to
 270          * the same CPU and one of the later ones finishes first.
 271          */
 272         if (padata->seq_nr != pd->processed) {
 273                 spin_unlock(&reorder->lock);
 274                 return NULL;
 275         }
 276
 277         if (remove_object) {
 278                 list_del_init(&padata->list);
 279                 ++pd->processed;
 280                 pd->cpu = cpumask_next_wrap(cpu, pd->cpumask.pcpu, -1, false);
 281         }
 282
 283         spin_unlock(&reorder->lock);
 284         return padata;
 285 }
 286
 287 static void padata_reorder(struct parallel_data *pd)
 288 {
 289         struct padata_instance *pinst = pd->ps->pinst;
 290         int cb_cpu;
 291         struct padata_priv *padata;
 292         struct padata_serial_queue *squeue;
 293         struct padata_list *reorder;
 294
 295         /*
 296          * We need to ensure that only one cpu can work on dequeueing of
 297          * the reorder queue the time. Calculating in which percpu reorder
 298          * queue the next object will arrive takes some time. A spinlock
 299          * would be highly contended. Also it is not clear in which order
 300          * the objects arrive to the reorder queues. So a cpu could wait to
 301          * get the lock just to notice that there is nothing to do at the
 302          * moment. Therefore we use a trylock and let the holder of the lock
 303          * care for all the objects enqueued during the holdtime of the lock.
 304          */
 305         if (!spin_trylock_bh(&pd->lock))
 306                 return;
 307
 308         while (1) {
 309                 padata = padata_find_next(pd, true);
 310
 311                 /*
 312                  * If the next object that needs serialization is parallel
 313                  * processed by another cpu and is still on it's way to the
 314                  * cpu's reorder queue, nothing to do for now.
 315                  */
 316                 if (!padata)
 317                         break;
 318
 319                 cb_cpu = padata->cb_cpu;
 320                 squeue = per_cpu_ptr(pd->squeue, cb_cpu);
 321
 322                 spin_lock(&squeue->serial.lock);
 323                 list_add_tail(&padata->list, &squeue->serial.list);
 324                 spin_unlock(&squeue->serial.lock);
 325
 326                 queue_work_on(cb_cpu, pinst->serial_wq, &squeue->work);
 327         }
 328
 329         spin_unlock_bh(&pd->lock);
 330
 331         /*
 332          * The next object that needs serialization might have arrived to
 333          * the reorder queues in the meantime.
 334          *
 335          * Ensure reorder queue is read after pd->lock is dropped so we see
 336          * new objects from another task in padata_do_serial.  Pairs with
 337          * smp_mb in padata_do_serial.
 338          */
 339         smp_mb();
 340
 341         reorder = per_cpu_ptr(pd->reorder_list, pd->cpu);
 342         if (!list_empty(&reorder->list) && padata_find_next(pd, false))
 343                 queue_work(pinst->serial_wq, &pd->reorder_work);
 344 }
 345
 346 static void invoke_padata_reorder(struct work_struct *work)
 347 {
 348         struct parallel_data *pd;
 349
 350         local_bh_disable();
 351         pd = container_of(work, struct parallel_data, reorder_work);
 352         padata_reorder(pd);
 353         local_bh_enable();
 354 }
 355
 356 static void padata_serial_worker(struct work_struct *serial_work)
 357 {
 358         struct padata_serial_queue *squeue;
 359         struct parallel_data *pd;
 360         LIST_HEAD(local_list);
 361         int cnt;
 362
 363         local_bh_disable();
 364         squeue = container_of(serial_work, struct padata_serial_queue, work);
 365         pd = squeue->pd;
 366
 367         spin_lock(&squeue->serial.lock);
 368         list_replace_init(&squeue->serial.list, &local_list);
 369         spin_unlock(&squeue->serial.lock);
 370
 371         cnt = 0;
 372
 373         while (!list_empty(&local_list)) {
 374                 struct padata_priv *padata;
 375
 376                 padata = list_entry(local_list.next,
 377                                     struct padata_priv, list);
 378
 379                 list_del_init(&padata->list);
 380
 381                 padata->serial(padata);
 382                 cnt++;
 383         }
 384         local_bh_enable();
 385
 386         if (atomic_sub_and_test(cnt, &pd->refcnt))
 387                 padata_free_pd(pd);
 388 }
 389
 390 /**
 391  * padata_do_serial - padata serialization function
 392  *
 393  * @padata: object to be serialized.
 394  *
 395  * padata_do_serial must be called for every parallelized object.
 396  * The serialization callback function will run with BHs off.
 397  */
 398 void padata_do_serial(struct padata_priv *padata)
 399 {
 400         struct parallel_data *pd = padata->pd;
 401         int hashed_cpu = padata_cpu_hash(pd, padata->seq_nr);
 402         struct padata_list *reorder = per_cpu_ptr(pd->reorder_list, hashed_cpu);
 403         struct padata_priv *cur;
 404
 405         spin_lock(&reorder->lock);
 406         /* Sort in ascending order of sequence number. */
 407         list_for_each_entry_reverse(cur, &reorder->list, list)
 408                 if (cur->seq_nr < padata->seq_nr)
 409                         break;
 410         list_add(&padata->list, &cur->list);
 411         spin_unlock(&reorder->lock);
 412
 413         /*
 414          * Ensure the addition to the reorder list is ordered correctly
 415          * with the trylock of pd->lock in padata_reorder.  Pairs with smp_mb
 416          * in padata_reorder.
 417          */
 418         smp_mb();
 419
 420         padata_reorder(pd);
 421 }
 422 EXPORT_SYMBOL(padata_do_serial);
 423
 424 static int padata_setup_cpumasks(struct padata_instance *pinst)
 425 {
 426         struct workqueue_attrs *attrs;
 427         int err;
 428
 429         attrs = alloc_workqueue_attrs();
 430         if (!attrs)
 431                 return -ENOMEM;
 432
 433         /* Restrict parallel_wq workers to pd->cpumask.pcpu. */
 434         cpumask_copy(attrs->cpumask, pinst->cpumask.pcpu);
 435         err = apply_workqueue_attrs(pinst->parallel_wq, attrs);
 436         free_workqueue_attrs(attrs);
 437
 438         return err;
 439 }
 440
 441 static void __init padata_mt_helper(struct work_struct *w)
 442 {
 443         struct padata_work *pw = container_of(w, struct padata_work, pw_work);
 444         struct padata_mt_job_state *ps = pw->pw_data;
 445         struct padata_mt_job *job = ps->job;
 446         bool done;
 447
 448         spin_lock(&ps->lock);
 449
 450         while (job->size > 0) {
 451                 unsigned long start, size, end;
 452
 453                 start = job->start;
 454                 /* So end is chunk size aligned if enough work remains. */
 455                 size = roundup(start + 1, ps->chunk_size) - start;
 456                 size = min(size, job->size);
 457                 end = start + size;
 458
 459                 job->start = end;
 460                 job->size -= size;
 461
 462                 spin_unlock(&ps->lock);
 463                 job->thread_fn(start, end, job->fn_arg);
 464                 spin_lock(&ps->lock);
 465         }
 466
 467         ++ps->nworks_fini;
 468         done = (ps->nworks_fini == ps->nworks);
 469         spin_unlock(&ps->lock);
 470
 471         if (done)
 472                 complete(&ps->completion);
 473 }
 474
 475 /**
 476  * padata_do_multithreaded - run a multithreaded job
 477  * @job: Description of the job.
 478  *
 479  * See the definition of struct padata_mt_job for more details.
 480  */
 481 void __init padata_do_multithreaded(struct padata_mt_job *job)
 482 {
 483         /* In case threads finish at different times. */
 484         static const unsigned long load_balance_factor = 4;
 485         struct padata_work my_work, *pw;
 486         struct padata_mt_job_state ps;
 487         LIST_HEAD(works);
 488         int nworks;
 489
 490         if (job->size == 0)
 491                 return;
 492
 493         /* Ensure at least one thread when size < min_chunk. */
 494         nworks = max(job->size / job->min_chunk, 1ul);
 495         nworks = min(nworks, job->max_threads);
 496
 497         if (nworks == 1) {
 498                 /* Single thread, no coordination needed, cut to the chase. */
 499                 job->thread_fn(job->start, job->start + job->size, job->fn_arg);
 500                 return;
 501         }
 502
 503         spin_lock_init(&ps.lock);
 504         init_completion(&ps.completion);
 505         ps.job         = job;
 506         ps.nworks      = padata_work_alloc_mt(nworks, &ps, &works);
 507         ps.nworks_fini = 0;
 508
 509         /*
 510          * Chunk size is the amount of work a helper does per call to the
 511          * thread function.  Load balance large jobs between threads by
 512          * increasing the number of chunks, guarantee at least the minimum
 513          * chunk size from the caller, and honor the caller's alignment.
 514          */
 515         ps.chunk_size = job->size / (ps.nworks * load_balance_factor);
 516         ps.chunk_size = max(ps.chunk_size, job->min_chunk);
 517         ps.chunk_size = roundup(ps.chunk_size, job->align);
 518
 519         list_for_each_entry(pw, &works, pw_list)
 520                 queue_work(system_unbound_wq, &pw->pw_work);
 521
 522         /* Use the current thread, which saves starting a workqueue worker. */
 523         padata_work_init(&my_work, padata_mt_helper, &ps, PADATA_WORK_ONSTACK);
 524         padata_mt_helper(&my_work.pw_work);
 525
 526         /* Wait for all the helpers to finish. */
 527         wait_for_completion(&ps.completion);
 528
 529         destroy_work_on_stack(&my_work.pw_work);
 530         padata_works_free(&works);
 531 }
 532
 533 static void __padata_list_init(struct padata_list *pd_list)
 534 {
 535         INIT_LIST_HEAD(&pd_list->list);
 536         spin_lock_init(&pd_list->lock);
 537 }
 538
 539 /* Initialize all percpu queues used by serial workers */
 540 static void padata_init_squeues(struct parallel_data *pd)
 541 {
 542         int cpu;
 543         struct padata_serial_queue *squeue;
 544
 545         for_each_cpu(cpu, pd->cpumask.cbcpu) {
 546                 squeue = per_cpu_ptr(pd->squeue, cpu);
 547                 squeue->pd = pd;
 548                 __padata_list_init(&squeue->serial);
 549                 INIT_WORK(&squeue->work, padata_serial_worker);
 550         }
 551 }
 552
 553 /* Initialize per-CPU reorder lists */
 554 static void padata_init_reorder_list(struct parallel_data *pd)
 555 {
 556         int cpu;
 557         struct padata_list *list;
 558
 559         for_each_cpu(cpu, pd->cpumask.pcpu) {
 560                 list = per_cpu_ptr(pd->reorder_list, cpu);
 561                 __padata_list_init(list);
 562         }
 563 }
 564
 565 /* Allocate and initialize the internal cpumask dependend resources. */
 566 static struct parallel_data *padata_alloc_pd(struct padata_shell *ps)
 567 {
 568         struct padata_instance *pinst = ps->pinst;
 569         struct parallel_data *pd;
 570
 571         pd = kzalloc(sizeof(struct parallel_data), GFP_KERNEL);
 572         if (!pd)
 573                 goto err;
 574
 575         pd->reorder_list = alloc_percpu(struct padata_list);
 576         if (!pd->reorder_list)
 577                 goto err_free_pd;
 578
 579         pd->squeue = alloc_percpu(struct padata_serial_queue);
 580         if (!pd->squeue)
 581                 goto err_free_reorder_list;
 582
 583         pd->ps = ps;
 584
 585         if (!alloc_cpumask_var(&pd->cpumask.pcpu, GFP_KERNEL))
 586                 goto err_free_squeue;
 587         if (!alloc_cpumask_var(&pd->cpumask.cbcpu, GFP_KERNEL))
 588                 goto err_free_pcpu;
 589
 590         cpumask_and(pd->cpumask.pcpu, pinst->cpumask.pcpu, cpu_online_mask);
 591         cpumask_and(pd->cpumask.cbcpu, pinst->cpumask.cbcpu, cpu_online_mask);
 592
 593         padata_init_reorder_list(pd);
 594         padata_init_squeues(pd);
 595         pd->seq_nr = -1;
 596         atomic_set(&pd->refcnt, 1);
 597         spin_lock_init(&pd->lock);
 598         pd->cpu = cpumask_first(pd->cpumask.pcpu);
 599         INIT_WORK(&pd->reorder_work, invoke_padata_reorder);
 600
 601         return pd;
 602
 603 err_free_pcpu:
 604         free_cpumask_var(pd->cpumask.pcpu);
 605 err_free_squeue:
 606         free_percpu(pd->squeue);
 607 err_free_reorder_list:
 608         free_percpu(pd->reorder_list);
 609 err_free_pd:
 610         kfree(pd);
 611 err:
 612         return NULL;
 613 }
 614
 615 static void padata_free_pd(struct parallel_data *pd)
 616 {
 617         free_cpumask_var(pd->cpumask.pcpu);
 618         free_cpumask_var(pd->cpumask.cbcpu);
 619         free_percpu(pd->reorder_list);
 620         free_percpu(pd->squeue);
 621         kfree(pd);
 622 }
 623
 624 static void __padata_start(struct padata_instance *pinst)
 625 {
 626         pinst->flags |= PADATA_INIT;
 627 }
 628
 629 static void __padata_stop(struct padata_instance *pinst)
 630 {
 631         if (!(pinst->flags & PADATA_INIT))
 632                 return;
 633
 634         pinst->flags &= ~PADATA_INIT;
 635
 636         synchronize_rcu();
 637 }
 638
 639 /* Replace the internal control structure with a new one. */
 640 static int padata_replace_one(struct padata_shell *ps)
 641 {
 642         struct parallel_data *pd_new;
 643
 644         pd_new = padata_alloc_pd(ps);
 645         if (!pd_new)
 646                 return -ENOMEM;
 647
 648         ps->opd = rcu_dereference_protected(ps->pd, 1);
 649         rcu_assign_pointer(ps->pd, pd_new);
 650
 651         return 0;
 652 }
 653
 654 static int padata_replace(struct padata_instance *pinst)
 655 {
 656         struct padata_shell *ps;
 657         int err = 0;
 658
 659         pinst->flags |= PADATA_RESET;
 660
 661         list_for_each_entry(ps, &pinst->pslist, list) {
 662                 err = padata_replace_one(ps);
 663                 if (err)
 664                         break;
 665         }
 666
 667         synchronize_rcu();
 668
 669         list_for_each_entry_continue_reverse(ps, &pinst->pslist, list)
 670                 if (atomic_dec_and_test(&ps->opd->refcnt))
 671                         padata_free_pd(ps->opd);
 672
 673         pinst->flags &= ~PADATA_RESET;
 674
 675         return err;
 676 }
 677
 678 /* If cpumask contains no active cpu, we mark the instance as invalid. */
 679 static bool padata_validate_cpumask(struct padata_instance *pinst,
 680                                     const struct cpumask *cpumask)
 681 {
 682         if (!cpumask_intersects(cpumask, cpu_online_mask)) {
 683                 pinst->flags |= PADATA_INVALID;
 684                 return false;
 685         }
 686
 687         pinst->flags &= ~PADATA_INVALID;
 688         return true;
 689 }
 690
 691 static int __padata_set_cpumasks(struct padata_instance *pinst,
 692                                  cpumask_var_t pcpumask,
 693                                  cpumask_var_t cbcpumask)
 694 {
 695         int valid;
 696         int err;
 697
 698         valid = padata_validate_cpumask(pinst, pcpumask);
 699         if (!valid) {
 700                 __padata_stop(pinst);
 701                 goto out_replace;
 702         }
 703
 704         valid = padata_validate_cpumask(pinst, cbcpumask);
 705         if (!valid)
 706                 __padata_stop(pinst);
 707
 708 out_replace:
 709         cpumask_copy(pinst->cpumask.pcpu, pcpumask);
 710         cpumask_copy(pinst->cpumask.cbcpu, cbcpumask);
 711
 712         err = padata_setup_cpumasks(pinst) ?: padata_replace(pinst);
 713
 714         if (valid)
 715                 __padata_start(pinst);
 716
 717         return err;
 718 }
 719
 720 /**
 721  * padata_set_cpumask - Sets specified by @cpumask_type cpumask to the value
 722  *                      equivalent to @cpumask.
 723  * @pinst: padata instance
 724  * @cpumask_type: PADATA_CPU_SERIAL or PADATA_CPU_PARALLEL corresponding
 725  *                to parallel and serial cpumasks respectively.
 726  * @cpumask: the cpumask to use
 727  *
 728  * Return: 0 on success or negative error code
 729  */
 730 int padata_set_cpumask(struct padata_instance *pinst, int cpumask_type,
 731                        cpumask_var_t cpumask)
 732 {
 733         struct cpumask *serial_mask, *parallel_mask;
 734         int err = -EINVAL;
 735
 736         get_online_cpus();
 737         mutex_lock(&pinst->lock);
 738
 739         switch (cpumask_type) {
 740         case PADATA_CPU_PARALLEL:
 741                 serial_mask = pinst->cpumask.cbcpu;
 742                 parallel_mask = cpumask;
 743                 break;
 744         case PADATA_CPU_SERIAL:
 745                 parallel_mask = pinst->cpumask.pcpu;
 746                 serial_mask = cpumask;
 747                 break;
 748         default:
 749                  goto out;
 750         }
 751
 752         err =  __padata_set_cpumasks(pinst, parallel_mask, serial_mask);
 753
 754 out:
 755         mutex_unlock(&pinst->lock);
 756         put_online_cpus();
 757
 758         return err;
 759 }
 760 EXPORT_SYMBOL(padata_set_cpumask);
 761
 762 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 763
 764 static int __padata_add_cpu(struct padata_instance *pinst, int cpu)
 765 {
 766         int err = 0;
 767
 768         if (cpumask_test_cpu(cpu, cpu_online_mask)) {
 769                 err = padata_replace(pinst);
 770
 771                 if (padata_validate_cpumask(pinst, pinst->cpumask.pcpu) &&
 772                     padata_validate_cpumask(pinst, pinst->cpumask.cbcpu))
 773                         __padata_start(pinst);
 774         }
 775
 776         return err;
 777 }
 778
 779 static int __padata_remove_cpu(struct padata_instance *pinst, int cpu)
 780 {
 781         int err = 0;
 782
 783         if (!cpumask_test_cpu(cpu, cpu_online_mask)) {
 784                 if (!padata_validate_cpumask(pinst, pinst->cpumask.pcpu) ||
 785                     !padata_validate_cpumask(pinst, pinst->cpumask.cbcpu))
 786                         __padata_stop(pinst);
 787
 788                 err = padata_replace(pinst);
 789         }
 790
 791         return err;
 792 }
 793
 794 static inline int pinst_has_cpu(struct padata_instance *pinst, int cpu)
 795 {
 796         return cpumask_test_cpu(cpu, pinst->cpumask.pcpu) ||
 797                 cpumask_test_cpu(cpu, pinst->cpumask.cbcpu);
 798 }
 799
 800 static int padata_cpu_online(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
 801 {
 802         struct padata_instance *pinst;
 803         int ret;
 804
 805         pinst = hlist_entry_safe(node, struct padata_instance, cpu_online_node);
 806         if (!pinst_has_cpu(pinst, cpu))
 807                 return 0;
 808
 809         mutex_lock(&pinst->lock);
 810         ret = __padata_add_cpu(pinst, cpu);
 811         mutex_unlock(&pinst->lock);
 812         return ret;
 813 }
 814
 815 static int padata_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
 816 {
 817         struct padata_instance *pinst;
 818         int ret;
 819
 820         pinst = hlist_entry_safe(node, struct padata_instance, cpu_dead_node);
 821         if (!pinst_has_cpu(pinst, cpu))
 822                 return 0;
 823
 824         mutex_lock(&pinst->lock);
 825         ret = __padata_remove_cpu(pinst, cpu);
 826         mutex_unlock(&pinst->lock);
 827         return ret;
 828 }
 829
 830 static enum cpuhp_state hp_online;
 831 #endif
 832
 833 static void __padata_free(struct padata_instance *pinst)
 834 {
 835 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 836         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_PADATA_DEAD,
 837                                             &pinst->cpu_dead_node);
 838         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(hp_online, &pinst->cpu_online_node);
 839 #endif
 840
 841         WARN_ON(!list_empty(&pinst->pslist));
 842
 843         free_cpumask_var(pinst->cpumask.pcpu);
 844         free_cpumask_var(pinst->cpumask.cbcpu);
 845         destroy_workqueue(pinst->serial_wq);
 846         destroy_workqueue(pinst->parallel_wq);
 847         kfree(pinst);
 848 }
 849
 850 #define kobj2pinst(_kobj)                                       \
 851         container_of(_kobj, struct padata_instance, kobj)
 852 #define attr2pentry(_attr)                                      \
 853         container_of(_attr, struct padata_sysfs_entry, attr)
 854
 855 static void padata_sysfs_release(struct kobject *kobj)
 856 {
 857         struct padata_instance *pinst = kobj2pinst(kobj);
 858         __padata_free(pinst);
 859 }
 860
 861 struct padata_sysfs_entry {
 862         struct attribute attr;
 863         ssize_t (*show)(struct padata_instance *, struct attribute *, char *);
 864         ssize_t (*store)(struct padata_instance *, struct attribute *,
 865                          const char *, size_t);
 866 };
 867
 868 static ssize_t show_cpumask(struct padata_instance *pinst,
 869                             struct attribute *attr,  char *buf)
 870 {
 871         struct cpumask *cpumask;
 872         ssize_t len;
 873
 874         mutex_lock(&pinst->lock);
 875         if (!strcmp(attr->name, "serial_cpumask"))
 876                 cpumask = pinst->cpumask.cbcpu;
 877         else
 878                 cpumask = pinst->cpumask.pcpu;
 879
 880         len = snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%*pb\n",
 881                        nr_cpu_ids, cpumask_bits(cpumask));
 882         mutex_unlock(&pinst->lock);
 883         return len < PAGE_SIZE ? len : -EINVAL;
 884 }
 885
 886 static ssize_t store_cpumask(struct padata_instance *pinst,
 887                              struct attribute *attr,
 888                              const char *buf, size_t count)
 889 {
 890         cpumask_var_t new_cpumask;
 891         ssize_t ret;
 892         int mask_type;
 893
 894         if (!alloc_cpumask_var(&new_cpumask, GFP_KERNEL))
 895                 return -ENOMEM;
 896
 897         ret = bitmap_parse(buf, count, cpumask_bits(new_cpumask),
 898                            nr_cpumask_bits);
 899         if (ret < 0)
 900                 goto out;
 901
 902         mask_type = !strcmp(attr->name, "serial_cpumask") ?
 903                 PADATA_CPU_SERIAL : PADATA_CPU_PARALLEL;
 904         ret = padata_set_cpumask(pinst, mask_type, new_cpumask);
 905         if (!ret)
 906                 ret = count;
 907
 908 out:
 909         free_cpumask_var(new_cpumask);
 910         return ret;
 911 }
 912
 913 #define PADATA_ATTR_RW(_name, _show_name, _store_name)          \
 914         static struct padata_sysfs_entry _name##_attr =         \
 915                 __ATTR(_name, 0644, _show_name, _store_name)
 916 #define PADATA_ATTR_RO(_name, _show_name)               \
 917         static struct padata_sysfs_entry _name##_attr = \
 918                 __ATTR(_name, 0400, _show_name, NULL)
 919
 920 PADATA_ATTR_RW(serial_cpumask, show_cpumask, store_cpumask);
 921 PADATA_ATTR_RW(parallel_cpumask, show_cpumask, store_cpumask);
 922
 923 /*
 924  * Padata sysfs provides the following objects:
 925  * serial_cpumask   [RW] - cpumask for serial workers
 926  * parallel_cpumask [RW] - cpumask for parallel workers
 927  */
 928 static struct attribute *padata_default_attrs[] = {
 929         &serial_cpumask_attr.attr,
 930         &parallel_cpumask_attr.attr,
 931         NULL,
 932 };
 933 ATTRIBUTE_GROUPS(padata_default);
 934
 935 static ssize_t padata_sysfs_show(struct kobject *kobj,
 936                                  struct attribute *attr, char *buf)
 937 {
 938         struct padata_instance *pinst;
 939         struct padata_sysfs_entry *pentry;
 940         ssize_t ret = -EIO;
 941
 942         pinst = kobj2pinst(kobj);
 943         pentry = attr2pentry(attr);
 944         if (pentry->show)
 945                 ret = pentry->show(pinst, attr, buf);
 946
 947         return ret;
 948 }
 949
 950 static ssize_t padata_sysfs_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
 951                                   const char *buf, size_t count)
 952 {
 953         struct padata_instance *pinst;
 954         struct padata_sysfs_entry *pentry;
 955         ssize_t ret = -EIO;
 956
 957         pinst = kobj2pinst(kobj);
 958         pentry = attr2pentry(attr);
 959         if (pentry->show)
 960                 ret = pentry->store(pinst, attr, buf, count);
 961
 962         return ret;
 963 }
 964
 965 static const struct sysfs_ops padata_sysfs_ops = {
 966         .show = padata_sysfs_show,
 967         .store = padata_sysfs_store,
 968 };
 969
 970 static struct kobj_type padata_attr_type = {
 971         .sysfs_ops = &padata_sysfs_ops,
 972         .default_groups = padata_default_groups,
 973         .release = padata_sysfs_release,
 974 };
 975
 976 /**
 977  * padata_alloc - allocate and initialize a padata instance
 978  * @name: used to identify the instance
 979  *
 980  * Return: new instance on success, NULL on error
 981  */
 982 struct padata_instance *padata_alloc(const char *name)
 983 {
 984         struct padata_instance *pinst;
 985
 986         pinst = kzalloc(sizeof(struct padata_instance), GFP_KERNEL);
 987         if (!pinst)
 988                 goto err;
 989
 990         pinst->parallel_wq = alloc_workqueue("%s_parallel", WQ_UNBOUND, 0,
 991                                              name);
 992         if (!pinst->parallel_wq)
 993                 goto err_free_inst;
 994
 995         get_online_cpus();
 996
 997         pinst->serial_wq = alloc_workqueue("%s_serial", WQ_MEM_RECLAIM |
 998                                            WQ_CPU_INTENSIVE, 1, name);
 999         if (!pinst->serial_wq)
1000                 goto err_put_cpus;
1001
1002         if (!alloc_cpumask_var(&pinst->cpumask.pcpu, GFP_KERNEL))
1003                 goto err_free_serial_wq;
1004         if (!alloc_cpumask_var(&pinst->cpumask.cbcpu, GFP_KERNEL)) {
1005                 free_cpumask_var(pinst->cpumask.pcpu);
1006                 goto err_free_serial_wq;
1007         }
1008
1009         INIT_LIST_HEAD(&pinst->pslist);
1010
1011         cpumask_copy(pinst->cpumask.pcpu, cpu_possible_mask);
1012         cpumask_copy(pinst->cpumask.cbcpu, cpu_possible_mask);
1013
1014         if (padata_setup_cpumasks(pinst))
1015                 goto err_free_masks;
1016
1017         __padata_start(pinst);
1018
1019         kobject_init(&pinst->kobj, &padata_attr_type);
1020         mutex_init(&pinst->lock);
1021
1022 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1023         cpuhp_state_add_instance_nocalls_cpuslocked(hp_online,
1024                                                     &pinst->cpu_online_node);
1025         cpuhp_state_add_instance_nocalls_cpuslocked(CPUHP_PADATA_DEAD,
1026                                                     &pinst->cpu_dead_node);
1027 #endif
1028
1029         put_online_cpus();
1030
1031         return pinst;
1032
1033 err_free_masks:
1034         free_cpumask_var(pinst->cpumask.pcpu);
1035         free_cpumask_var(pinst->cpumask.cbcpu);
1036 err_free_serial_wq:
1037         destroy_workqueue(pinst->serial_wq);
1038 err_put_cpus:
1039         put_online_cpus();
1040         destroy_workqueue(pinst->parallel_wq);
1041 err_free_inst:
1042         kfree(pinst);
1043 err:
1044         return NULL;
1045 }
1046 EXPORT_SYMBOL(padata_alloc);
1047
1048 /**
1049  * padata_free - free a padata instance
1050  *
1051  * @pinst: padata instance to free
1052  */
1053 void padata_free(struct padata_instance *pinst)
1054 {
1055         kobject_put(&pinst->kobj);
1056 }
1057 EXPORT_SYMBOL(padata_free);
1058
1059 /**
1060  * padata_alloc_shell - Allocate and initialize padata shell.
1061  *
1062  * @pinst: Parent padata_instance object.
1063  *
1064  * Return: new shell on success, NULL on error
1065  */
1066 struct padata_shell *padata_alloc_shell(struct padata_instance *pinst)
1067 {
1068         struct parallel_data *pd;
1069         struct padata_shell *ps;
1070
1071         ps = kzalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
1072         if (!ps)
1073                 goto out;
1074
1075         ps->pinst = pinst;
1076
1077         get_online_cpus();
1078         pd = padata_alloc_pd(ps);
1079         put_online_cpus();
1080
1081         if (!pd)
1082                 goto out_free_ps;
1083
1084         mutex_lock(&pinst->lock);
1085         RCU_INIT_POINTER(ps->pd, pd);
1086         list_add(&ps->list, &pinst->pslist);
1087         mutex_unlock(&pinst->lock);
1088
1089         return ps;
1090
1091 out_free_ps:
1092         kfree(ps);
1093 out:
1094         return NULL;
1095 }
1096 EXPORT_SYMBOL(padata_alloc_shell);
1097
1098 /**
1099  * padata_free_shell - free a padata shell
1100  *
1101  * @ps: padata shell to free
1102  */
1103 void padata_free_shell(struct padata_shell *ps)
1104 {
1105         if (!ps)
1106                 return;
1107
1108         mutex_lock(&ps->pinst->lock);
1109         list_del(&ps->list);
1110         padata_free_pd(rcu_dereference_protected(ps->pd, 1));
1111         mutex_unlock(&ps->pinst->lock);
1112
1113         kfree(ps);
1114 }
1115 EXPORT_SYMBOL(padata_free_shell);
1116
1117 void __init padata_init(void)
1118 {
1119         unsigned int i, possible_cpus;
1120 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1121         int ret;
1122
1123         ret = cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "padata:online",
1124                                       padata_cpu_online, NULL);
1125         if (ret < 0)
1126                 goto err;
1127         hp_online = ret;
1128
1129         ret = cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_PADATA_DEAD, "padata:dead",
1130                                       NULL, padata_cpu_dead);
1131         if (ret < 0)
1132                 goto remove_online_state;
1133 #endif
1134
1135         possible_cpus = num_possible_cpus();
1136         padata_works = kmalloc_array(possible_cpus, sizeof(struct padata_work),
1137                                      GFP_KERNEL);
1138         if (!padata_works)
1139                 goto remove_dead_state;
1140
1141         for (i = 0; i < possible_cpus; ++i)
1142                 list_add(&padata_works[i].pw_list, &padata_free_works);
1143
1144         return;
1145
1146 remove_dead_state:
1147 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
1148         cpuhp_remove_multi_state(CPUHP_PADATA_DEAD);
1149 remove_online_state:
1150         cpuhp_remove_multi_state(hp_online);
1151 err:
1152 #endif
1153         pr_warn("padata: initialization failed\n");
1154 }