mm/percpu.c

   1 /*
   2  * linux/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 in vmalloc area.  Each
  11  * chunk is consisted of num_possible_cpus() units and the first chunk
  12  * is used for static percpu variables in the kernel image (special
  13  * boot time alloc/init handling necessary as these areas need to be
  14  * brought up before allocation services are running).  Unit grows as
  15  * necessary and all units grow or shrink in unison.  When a chunk is
  16  * filled up, another chunk is allocated.  ie. in vmalloc area
  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.  Percpu access can be done by configuring
  26  * percpu base registers UNIT_SIZE apart.
  27  *
  28  * There are usually many small percpu allocations many of them as
  29  * small as 4 bytes.  The allocator organizes chunks into lists
  30  * according to free size and tries to allocate from the fullest one.
  31  * Each chunk keeps the maximum contiguous area size hint which is
  32  * guaranteed to be eqaul to or larger than the maximum contiguous
  33  * area in the chunk.  This helps the allocator not to iterate the
  34  * chunk maps unnecessarily.
  35  *
  36  * Allocation state in each chunk is kept using an array of integers
  37  * on chunk->map.  A positive value in the map represents a free
  38  * region and negative allocated.  Allocation inside a chunk is done
  39  * by scanning this map sequentially and serving the first matching
  40  * entry.  This is mostly copied from the percpu_modalloc() allocator.
  41  * Chunks are also linked into a rb tree to ease address to chunk
  42  * mapping during free.
  43  *
  44  * To use this allocator, arch code should do the followings.
  45  *
  46  * - define CONFIG_HAVE_DYNAMIC_PER_CPU_AREA
  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/list.h>
  59 #include <linux/mm.h>
  60 #include <linux/module.h>
  61 #include <linux/mutex.h>
  62 #include <linux/percpu.h>
  63 #include <linux/pfn.h>
  64 #include <linux/rbtree.h>
  65 #include <linux/slab.h>
  66 #include <linux/spinlock.h>
  67 #include <linux/vmalloc.h>
  68 #include <linux/workqueue.h>
  69
  70 #include <asm/cacheflush.h>
  71 #include <asm/sections.h>
  72 #include <asm/tlbflush.h>
  73
  74 #define PCPU_SLOT_BASE_SHIFT            5       /* 1-31 shares the same slot */
  75 #define PCPU_DFL_MAP_ALLOC              16      /* start a map with 16 ents */
  76
  77 /* default addr <-> pcpu_ptr mapping, override in asm/percpu.h if necessary */
  78 #ifndef __addr_to_pcpu_ptr
  79 #define __addr_to_pcpu_ptr(addr)                                        \
  80         (void *)((unsigned long)(addr) - (unsigned long)pcpu_base_addr  \
  81                  + (unsigned long)__per_cpu_start)
  82 #endif
  83 #ifndef __pcpu_ptr_to_addr
  84 #define __pcpu_ptr_to_addr(ptr)                                         \
  85         (void *)((unsigned long)(ptr) + (unsigned long)pcpu_base_addr   \
  86                  - (unsigned long)__per_cpu_start)
  87 #endif
  88
  89 struct pcpu_chunk {
  90         struct list_head        list;           /* linked to pcpu_slot lists */
  91         struct rb_node          rb_node;        /* key is chunk->vm->addr */
  92         int                     free_size;      /* free bytes in the chunk */
  93         int                     contig_hint;    /* max contiguous size hint */
  94         struct vm_struct        *vm;            /* mapped vmalloc region */
  95         int                     map_used;       /* # of map entries used */
  96         int                     map_alloc;      /* # of map entries allocated */
  97         int                     *map;           /* allocation map */
  98         bool                    immutable;      /* no [de]population allowed */
  99         struct page             **page;         /* points to page array */
 100         struct page             *page_ar[];     /* #cpus * UNIT_PAGES */
 101 };
 102
 103 static int pcpu_unit_pages __read_mostly;
 104 static int pcpu_unit_size __read_mostly;
 105 static int pcpu_chunk_size __read_mostly;
 106 static int pcpu_nr_slots __read_mostly;
 107 static size_t pcpu_chunk_struct_size __read_mostly;
 108
 109 /* the address of the first chunk which starts with the kernel static area */
 110 void *pcpu_base_addr __read_mostly;
 111 EXPORT_SYMBOL_GPL(pcpu_base_addr);
 112
 113 /* optional reserved chunk, only accessible for reserved allocations */
 114 static struct pcpu_chunk *pcpu_reserved_chunk;
 115 /* offset limit of the reserved chunk */
 116 static int pcpu_reserved_chunk_limit;
 117
 118 /*
 119  * Synchronization rules.
 120  *
 121  * There are two locks - pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock.  The former
 122  * protects allocation/reclaim paths, chunks and chunk->page arrays.
 123  * The latter is a spinlock and protects the index data structures -
 124  * chunk slots, rbtree, chunks and area maps in chunks.
 125  *
 126  * During allocation, pcpu_alloc_mutex is kept locked all the time and
 127  * pcpu_lock is grabbed and released as necessary.  All actual memory
 128  * allocations are done using GFP_KERNEL with pcpu_lock released.
 129  *
 130  * Free path accesses and alters only the index data structures, so it
 131  * can be safely called from atomic context.  When memory needs to be
 132  * returned to the system, free path schedules reclaim_work which
 133  * grabs both pcpu_alloc_mutex and pcpu_lock, unlinks chunks to be
 134  * reclaimed, release both locks and frees the chunks.  Note that it's
 135  * necessary to grab both locks to remove a chunk from circulation as
 136  * allocation path might be referencing the chunk with only
 137  * pcpu_alloc_mutex locked.
 138  */
 139 static DEFINE_MUTEX(pcpu_alloc_mutex);  /* protects whole alloc and reclaim */
 140 static DEFINE_SPINLOCK(pcpu_lock);      /* protects index data structures */
 141
 142 static struct list_head *pcpu_slot __read_mostly; /* chunk list slots */
 143 static struct rb_root pcpu_addr_root = RB_ROOT; /* chunks by address */
 144
 145 /* reclaim work to release fully free chunks, scheduled from free path */
 146 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work);
 147 static DECLARE_WORK(pcpu_reclaim_work, pcpu_reclaim);
 148
 149 static int __pcpu_size_to_slot(int size)
 150 {
 151         int highbit = fls(size);        /* size is in bytes */
 152         return max(highbit - PCPU_SLOT_BASE_SHIFT + 2, 1);
 153 }
 154
 155 static int pcpu_size_to_slot(int size)
 156 {
 157         if (size == pcpu_unit_size)
 158                 return pcpu_nr_slots - 1;
 159         return __pcpu_size_to_slot(size);
 160 }
 161
 162 static int pcpu_chunk_slot(const struct pcpu_chunk *chunk)
 163 {
 164         if (chunk->free_size < sizeof(int) || chunk->contig_hint < sizeof(int))
 165                 return 0;
 166
 167         return pcpu_size_to_slot(chunk->free_size);
 168 }
 169
 170 static int pcpu_page_idx(unsigned int cpu, int page_idx)
 171 {
 172         return cpu * pcpu_unit_pages + page_idx;
 173 }
 174
 175 static struct page **pcpu_chunk_pagep(struct pcpu_chunk *chunk,
 176                                       unsigned int cpu, int page_idx)
 177 {
 178         return &chunk->page[pcpu_page_idx(cpu, page_idx)];
 179 }
 180
 181 static unsigned long pcpu_chunk_addr(struct pcpu_chunk *chunk,
 182                                      unsigned int cpu, int page_idx)
 183 {
 184         return (unsigned long)chunk->vm->addr +
 185                 (pcpu_page_idx(cpu, page_idx) << PAGE_SHIFT);
 186 }
 187
 188 static bool pcpu_chunk_page_occupied(struct pcpu_chunk *chunk,
 189                                      int page_idx)
 190 {
 191         return *pcpu_chunk_pagep(chunk, 0, page_idx) != NULL;
 192 }
 193
 194 /**
 195  * pcpu_mem_alloc - allocate memory
 196  * @size: bytes to allocate
 197  *
 198  * Allocate @size bytes.  If @size is smaller than PAGE_SIZE,
 199  * kzalloc() is used; otherwise, vmalloc() is used.  The returned
 200  * memory is always zeroed.
 201  *
 202  * CONTEXT:
 203  * Does GFP_KERNEL allocation.
 204  *
 205  * RETURNS:
 206  * Pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
 207  */
 208 static void *pcpu_mem_alloc(size_t size)
 209 {
 210         if (size <= PAGE_SIZE)
 211                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
 212         else {
 213                 void *ptr = vmalloc(size);
 214                 if (ptr)
 215                         memset(ptr, 0, size);
 216                 return ptr;
 217         }
 218 }
 219
 220 /**
 221  * pcpu_mem_free - free memory
 222  * @ptr: memory to free
 223  * @size: size of the area
 224  *
 225  * Free @ptr.  @ptr should have been allocated using pcpu_mem_alloc().
 226  */
 227 static void pcpu_mem_free(void *ptr, size_t size)
 228 {
 229         if (size <= PAGE_SIZE)
 230                 kfree(ptr);
 231         else
 232                 vfree(ptr);
 233 }
 234
 235 /**
 236  * pcpu_chunk_relocate - put chunk in the appropriate chunk slot
 237  * @chunk: chunk of interest
 238  * @oslot: the previous slot it was on
 239  *
 240  * This function is called after an allocation or free changed @chunk.
 241  * New slot according to the changed state is determined and @chunk is
 242  * moved to the slot.  Note that the reserved chunk is never put on
 243  * chunk slots.
 244  *
 245  * CONTEXT:
 246  * pcpu_lock.
 247  */
 248 static void pcpu_chunk_relocate(struct pcpu_chunk *chunk, int oslot)
 249 {
 250         int nslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
 251
 252         if (chunk != pcpu_reserved_chunk && oslot != nslot) {
 253                 if (oslot < nslot)
 254                         list_move(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
 255                 else
 256                         list_move_tail(&chunk->list, &pcpu_slot[nslot]);
 257         }
 258 }
 259
 260 static struct rb_node **pcpu_chunk_rb_search(void *addr,
 261                                              struct rb_node **parentp)
 262 {
 263         struct rb_node **p = &pcpu_addr_root.rb_node;
 264         struct rb_node *parent = NULL;
 265         struct pcpu_chunk *chunk;
 266
 267         while (*p) {
 268                 parent = *p;
 269                 chunk = rb_entry(parent, struct pcpu_chunk, rb_node);
 270
 271                 if (addr < chunk->vm->addr)
 272                         p = &(*p)->rb_left;
 273                 else if (addr > chunk->vm->addr)
 274                         p = &(*p)->rb_right;
 275                 else
 276                         break;
 277         }
 278
 279         if (parentp)
 280                 *parentp = parent;
 281         return p;
 282 }
 283
 284 /**
 285  * pcpu_chunk_addr_search - search for chunk containing specified address
 286  * @addr: address to search for
 287  *
 288  * Look for chunk which might contain @addr.  More specifically, it
 289  * searchs for the chunk with the highest start address which isn't
 290  * beyond @addr.
 291  *
 292  * CONTEXT:
 293  * pcpu_lock.
 294  *
 295  * RETURNS:
 296  * The address of the found chunk.
 297  */
 298 static struct pcpu_chunk *pcpu_chunk_addr_search(void *addr)
 299 {
 300         struct rb_node *n, *parent;
 301         struct pcpu_chunk *chunk;
 302
 303         /* is it in the reserved chunk? */
 304         if (pcpu_reserved_chunk) {
 305                 void *start = pcpu_reserved_chunk->vm->addr;
 306
 307                 if (addr >= start && addr < start + pcpu_reserved_chunk_limit)
 308                         return pcpu_reserved_chunk;
 309         }
 310
 311         /* nah... search the regular ones */
 312         n = *pcpu_chunk_rb_search(addr, &parent);
 313         if (!n) {
 314                 /* no exactly matching chunk, the parent is the closest */
 315                 n = parent;
 316                 BUG_ON(!n);
 317         }
 318         chunk = rb_entry(n, struct pcpu_chunk, rb_node);
 319
 320         if (addr < chunk->vm->addr) {
 321                 /* the parent was the next one, look for the previous one */
 322                 n = rb_prev(n);
 323                 BUG_ON(!n);
 324                 chunk = rb_entry(n, struct pcpu_chunk, rb_node);
 325         }
 326
 327         return chunk;
 328 }
 329
 330 /**
 331  * pcpu_chunk_addr_insert - insert chunk into address rb tree
 332  * @new: chunk to insert
 333  *
 334  * Insert @new into address rb tree.
 335  *
 336  * CONTEXT:
 337  * pcpu_lock.
 338  */
 339 static void pcpu_chunk_addr_insert(struct pcpu_chunk *new)
 340 {
 341         struct rb_node **p, *parent;
 342
 343         p = pcpu_chunk_rb_search(new->vm->addr, &parent);
 344         BUG_ON(*p);
 345         rb_link_node(&new->rb_node, parent, p);
 346         rb_insert_color(&new->rb_node, &pcpu_addr_root);
 347 }
 348
 349 /**
 350  * pcpu_extend_area_map - extend area map for allocation
 351  * @chunk: target chunk
 352  *
 353  * Extend area map of @chunk so that it can accomodate an allocation.
 354  * A single allocation can split an area into three areas, so this
 355  * function makes sure that @chunk->map has at least two extra slots.
 356  *
 357  * CONTEXT:
 358  * pcpu_alloc_mutex, pcpu_lock.  pcpu_lock is released and reacquired
 359  * if area map is extended.
 360  *
 361  * RETURNS:
 362  * 0 if noop, 1 if successfully extended, -errno on failure.
 363  */
 364 static int pcpu_extend_area_map(struct pcpu_chunk *chunk)
 365 {
 366         int new_alloc;
 367         int *new;
 368         size_t size;
 369
 370         /* has enough? */
 371         if (chunk->map_alloc >= chunk->map_used + 2)
 372                 return 0;
 373
 374         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
 375
 376         new_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
 377         while (new_alloc < chunk->map_used + 2)
 378                 new_alloc *= 2;
 379
 380         new = pcpu_mem_alloc(new_alloc * sizeof(new[0]));
 381         if (!new) {
 382                 spin_lock_irq(&pcpu_lock);
 383                 return -ENOMEM;
 384         }
 385
 386         /*
 387          * Acquire pcpu_lock and switch to new area map.  Only free
 388          * could have happened inbetween, so map_used couldn't have
 389          * grown.
 390          */
 391         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
 392         BUG_ON(new_alloc < chunk->map_used + 2);
 393
 394         size = chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]);
 395         memcpy(new, chunk->map, size);
 396
 397         /*
 398          * map_alloc < PCPU_DFL_MAP_ALLOC indicates that the chunk is
 399          * one of the first chunks and still using static map.
 400          */
 401         if (chunk->map_alloc >= PCPU_DFL_MAP_ALLOC)
 402                 pcpu_mem_free(chunk->map, size);
 403
 404         chunk->map_alloc = new_alloc;
 405         chunk->map = new;
 406         return 0;
 407 }
 408
 409 /**
 410  * pcpu_split_block - split a map block
 411  * @chunk: chunk of interest
 412  * @i: index of map block to split
 413  * @head: head size in bytes (can be 0)
 414  * @tail: tail size in bytes (can be 0)
 415  *
 416  * Split the @i'th map block into two or three blocks.  If @head is
 417  * non-zero, @head bytes block is inserted before block @i moving it
 418  * to @i+1 and reducing its size by @head bytes.
 419  *
 420  * If @tail is non-zero, the target block, which can be @i or @i+1
 421  * depending on @head, is reduced by @tail bytes and @tail byte block
 422  * is inserted after the target block.
 423  *
 424  * @chunk->map must have enough free slots to accomodate the split.
 425  *
 426  * CONTEXT:
 427  * pcpu_lock.
 428  */
 429 static void pcpu_split_block(struct pcpu_chunk *chunk, int i,
 430                              int head, int tail)
 431 {
 432         int nr_extra = !!head + !!tail;
 433
 434         BUG_ON(chunk->map_alloc < chunk->map_used + nr_extra);
 435
 436         /* insert new subblocks */
 437         memmove(&chunk->map[i + nr_extra], &chunk->map[i],
 438                 sizeof(chunk->map[0]) * (chunk->map_used - i));
 439         chunk->map_used += nr_extra;
 440
 441         if (head) {
 442                 chunk->map[i + 1] = chunk->map[i] - head;
 443                 chunk->map[i++] = head;
 444         }
 445         if (tail) {
 446                 chunk->map[i++] -= tail;
 447                 chunk->map[i] = tail;
 448         }
 449 }
 450
 451 /**
 452  * pcpu_alloc_area - allocate area from a pcpu_chunk
 453  * @chunk: chunk of interest
 454  * @size: wanted size in bytes
 455  * @align: wanted align
 456  *
 457  * Try to allocate @size bytes area aligned at @align from @chunk.
 458  * Note that this function only allocates the offset.  It doesn't
 459  * populate or map the area.
 460  *
 461  * @chunk->map must have at least two free slots.
 462  *
 463  * CONTEXT:
 464  * pcpu_lock.
 465  *
 466  * RETURNS:
 467  * Allocated offset in @chunk on success, -1 if no matching area is
 468  * found.
 469  */
 470 static int pcpu_alloc_area(struct pcpu_chunk *chunk, int size, int align)
 471 {
 472         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
 473         int max_contig = 0;
 474         int i, off;
 475
 476         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++])) {
 477                 bool is_last = i + 1 == chunk->map_used;
 478                 int head, tail;
 479
 480                 /* extra for alignment requirement */
 481                 head = ALIGN(off, align) - off;
 482                 BUG_ON(i == 0 && head != 0);
 483
 484                 if (chunk->map[i] < 0)
 485                         continue;
 486                 if (chunk->map[i] < head + size) {
 487                         max_contig = max(chunk->map[i], max_contig);
 488                         continue;
 489                 }
 490
 491                 /*
 492                  * If head is small or the previous block is free,
 493                  * merge'em.  Note that 'small' is defined as smaller
 494                  * than sizeof(int), which is very small but isn't too
 495                  * uncommon for percpu allocations.
 496                  */
 497                 if (head && (head < sizeof(int) || chunk->map[i - 1] > 0)) {
 498                         if (chunk->map[i - 1] > 0)
 499                                 chunk->map[i - 1] += head;
 500                         else {
 501                                 chunk->map[i - 1] -= head;
 502                                 chunk->free_size -= head;
 503                         }
 504                         chunk->map[i] -= head;
 505                         off += head;
 506                         head = 0;
 507                 }
 508
 509                 /* if tail is small, just keep it around */
 510                 tail = chunk->map[i] - head - size;
 511                 if (tail < sizeof(int))
 512                         tail = 0;
 513
 514                 /* split if warranted */
 515                 if (head || tail) {
 516                         pcpu_split_block(chunk, i, head, tail);
 517                         if (head) {
 518                                 i++;
 519                                 off += head;
 520                                 max_contig = max(chunk->map[i - 1], max_contig);
 521                         }
 522                         if (tail)
 523                                 max_contig = max(chunk->map[i + 1], max_contig);
 524                 }
 525
 526                 /* update hint and mark allocated */
 527                 if (is_last)
 528                         chunk->contig_hint = max_contig; /* fully scanned */
 529                 else
 530                         chunk->contig_hint = max(chunk->contig_hint,
 531                                                  max_contig);
 532
 533                 chunk->free_size -= chunk->map[i];
 534                 chunk->map[i] = -chunk->map[i];
 535
 536                 pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
 537                 return off;
 538         }
 539
 540         chunk->contig_hint = max_contig;        /* fully scanned */
 541         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
 542
 543         /* tell the upper layer that this chunk has no matching area */
 544         return -1;
 545 }
 546
 547 /**
 548  * pcpu_free_area - free area to a pcpu_chunk
 549  * @chunk: chunk of interest
 550  * @freeme: offset of area to free
 551  *
 552  * Free area starting from @freeme to @chunk.  Note that this function
 553  * only modifies the allocation map.  It doesn't depopulate or unmap
 554  * the area.
 555  *
 556  * CONTEXT:
 557  * pcpu_lock.
 558  */
 559 static void pcpu_free_area(struct pcpu_chunk *chunk, int freeme)
 560 {
 561         int oslot = pcpu_chunk_slot(chunk);
 562         int i, off;
 563
 564         for (i = 0, off = 0; i < chunk->map_used; off += abs(chunk->map[i++]))
 565                 if (off == freeme)
 566                         break;
 567         BUG_ON(off != freeme);
 568         BUG_ON(chunk->map[i] > 0);
 569
 570         chunk->map[i] = -chunk->map[i];
 571         chunk->free_size += chunk->map[i];
 572
 573         /* merge with previous? */
 574         if (i > 0 && chunk->map[i - 1] >= 0) {
 575                 chunk->map[i - 1] += chunk->map[i];
 576                 chunk->map_used--;
 577                 memmove(&chunk->map[i], &chunk->map[i + 1],
 578                         (chunk->map_used - i) * sizeof(chunk->map[0]));
 579                 i--;
 580         }
 581         /* merge with next? */
 582         if (i + 1 < chunk->map_used && chunk->map[i + 1] >= 0) {
 583                 chunk->map[i] += chunk->map[i + 1];
 584                 chunk->map_used--;
 585                 memmove(&chunk->map[i + 1], &chunk->map[i + 2],
 586                         (chunk->map_used - (i + 1)) * sizeof(chunk->map[0]));
 587         }
 588
 589         chunk->contig_hint = max(chunk->map[i], chunk->contig_hint);
 590         pcpu_chunk_relocate(chunk, oslot);
 591 }
 592
 593 /**
 594  * pcpu_unmap - unmap pages out of a pcpu_chunk
 595  * @chunk: chunk of interest
 596  * @page_start: page index of the first page to unmap
 597  * @page_end: page index of the last page to unmap + 1
 598  * @flush: whether to flush cache and tlb or not
 599  *
 600  * For each cpu, unmap pages [@page_start,@page_end) out of @chunk.
 601  * If @flush is true, vcache is flushed before unmapping and tlb
 602  * after.
 603  */
 604 static void pcpu_unmap(struct pcpu_chunk *chunk, int page_start, int page_end,
 605                        bool flush)
 606 {
 607         unsigned int last = num_possible_cpus() - 1;
 608         unsigned int cpu;
 609
 610         /* unmap must not be done on immutable chunk */
 611         WARN_ON(chunk->immutable);
 612
 613         /*
 614          * Each flushing trial can be very expensive, issue flush on
 615          * the whole region at once rather than doing it for each cpu.
 616          * This could be an overkill but is more scalable.
 617          */
 618         if (flush)
 619                 flush_cache_vunmap(pcpu_chunk_addr(chunk, 0, page_start),
 620                                    pcpu_chunk_addr(chunk, last, page_end));
 621
 622         for_each_possible_cpu(cpu)
 623                 unmap_kernel_range_noflush(
 624                                 pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, page_start),
 625                                 (page_end - page_start) << PAGE_SHIFT);
 626
 627         /* ditto as flush_cache_vunmap() */
 628         if (flush)
 629                 flush_tlb_kernel_range(pcpu_chunk_addr(chunk, 0, page_start),
 630                                        pcpu_chunk_addr(chunk, last, page_end));
 631 }
 632
 633 /**
 634  * pcpu_depopulate_chunk - depopulate and unmap an area of a pcpu_chunk
 635  * @chunk: chunk to depopulate
 636  * @off: offset to the area to depopulate
 637  * @size: size of the area to depopulate in bytes
 638  * @flush: whether to flush cache and tlb or not
 639  *
 640  * For each cpu, depopulate and unmap pages [@page_start,@page_end)
 641  * from @chunk.  If @flush is true, vcache is flushed before unmapping
 642  * and tlb after.
 643  *
 644  * CONTEXT:
 645  * pcpu_alloc_mutex.
 646  */
 647 static void pcpu_depopulate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size,
 648                                   bool flush)
 649 {
 650         int page_start = PFN_DOWN(off);
 651         int page_end = PFN_UP(off + size);
 652         int unmap_start = -1;
 653         int uninitialized_var(unmap_end);
 654         unsigned int cpu;
 655         int i;
 656
 657         for (i = page_start; i < page_end; i++) {
 658                 for_each_possible_cpu(cpu) {
 659                         struct page **pagep = pcpu_chunk_pagep(chunk, cpu, i);
 660
 661                         if (!*pagep)
 662                                 continue;
 663
 664                         __free_page(*pagep);
 665
 666                         /*
 667                          * If it's partial depopulation, it might get
 668                          * populated or depopulated again.  Mark the
 669                          * page gone.
 670                          */
 671                         *pagep = NULL;
 672
 673                         unmap_start = unmap_start < 0 ? i : unmap_start;
 674                         unmap_end = i + 1;
 675                 }
 676         }
 677
 678         if (unmap_start >= 0)
 679                 pcpu_unmap(chunk, unmap_start, unmap_end, flush);
 680 }
 681
 682 /**
 683  * pcpu_map - map pages into a pcpu_chunk
 684  * @chunk: chunk of interest
 685  * @page_start: page index of the first page to map
 686  * @page_end: page index of the last page to map + 1
 687  *
 688  * For each cpu, map pages [@page_start,@page_end) into @chunk.
 689  * vcache is flushed afterwards.
 690  */
 691 static int pcpu_map(struct pcpu_chunk *chunk, int page_start, int page_end)
 692 {
 693         unsigned int last = num_possible_cpus() - 1;
 694         unsigned int cpu;
 695         int err;
 696
 697         /* map must not be done on immutable chunk */
 698         WARN_ON(chunk->immutable);
 699
 700         for_each_possible_cpu(cpu) {
 701                 err = map_kernel_range_noflush(
 702                                 pcpu_chunk_addr(chunk, cpu, page_start),
 703                                 (page_end - page_start) << PAGE_SHIFT,
 704                                 PAGE_KERNEL,
 705                                 pcpu_chunk_pagep(chunk, cpu, page_start));
 706                 if (err < 0)
 707                         return err;
 708         }
 709
 710         /* flush at once, please read comments in pcpu_unmap() */
 711         flush_cache_vmap(pcpu_chunk_addr(chunk, 0, page_start),
 712                          pcpu_chunk_addr(chunk, last, page_end));
 713         return 0;
 714 }
 715
 716 /**
 717  * pcpu_populate_chunk - populate and map an area of a pcpu_chunk
 718  * @chunk: chunk of interest
 719  * @off: offset to the area to populate
 720  * @size: size of the area to populate in bytes
 721  *
 722  * For each cpu, populate and map pages [@page_start,@page_end) into
 723  * @chunk.  The area is cleared on return.
 724  *
 725  * CONTEXT:
 726  * pcpu_alloc_mutex, does GFP_KERNEL allocation.
 727  */
 728 static int pcpu_populate_chunk(struct pcpu_chunk *chunk, int off, int size)
 729 {
 730         const gfp_t alloc_mask = GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_COLD;
 731         int page_start = PFN_DOWN(off);
 732         int page_end = PFN_UP(off + size);
 733         int map_start = -1;
 734         int uninitialized_var(map_end);
 735         unsigned int cpu;
 736         int i;
 737
 738         for (i = page_start; i < page_end; i++) {
 739                 if (pcpu_chunk_page_occupied(chunk, i)) {
 740                         if (map_start >= 0) {
 741                                 if (pcpu_map(chunk, map_start, map_end))
 742                                         goto err;
 743                                 map_start = -1;
 744                         }
 745                         continue;
 746                 }
 747
 748                 map_start = map_start < 0 ? i : map_start;
 749                 map_end = i + 1;
 750
 751                 for_each_possible_cpu(cpu) {
 752                         struct page **pagep = pcpu_chunk_pagep(chunk, cpu, i);
 753
 754                         *pagep = alloc_pages_node(cpu_to_node(cpu),
 755                                                   alloc_mask, 0);
 756                         if (!*pagep)
 757                                 goto err;
 758                 }
 759         }
 760
 761         if (map_start >= 0 && pcpu_map(chunk, map_start, map_end))
 762                 goto err;
 763
 764         for_each_possible_cpu(cpu)
 765                 memset(chunk->vm->addr + cpu * pcpu_unit_size + off, 0,
 766                        size);
 767
 768         return 0;
 769 err:
 770         /* likely under heavy memory pressure, give memory back */
 771         pcpu_depopulate_chunk(chunk, off, size, true);
 772         return -ENOMEM;
 773 }
 774
 775 static void free_pcpu_chunk(struct pcpu_chunk *chunk)
 776 {
 777         if (!chunk)
 778                 return;
 779         if (chunk->vm)
 780                 free_vm_area(chunk->vm);
 781         pcpu_mem_free(chunk->map, chunk->map_alloc * sizeof(chunk->map[0]));
 782         kfree(chunk);
 783 }
 784
 785 static struct pcpu_chunk *alloc_pcpu_chunk(void)
 786 {
 787         struct pcpu_chunk *chunk;
 788
 789         chunk = kzalloc(pcpu_chunk_struct_size, GFP_KERNEL);
 790         if (!chunk)
 791                 return NULL;
 792
 793         chunk->map = pcpu_mem_alloc(PCPU_DFL_MAP_ALLOC * sizeof(chunk->map[0]));
 794         chunk->map_alloc = PCPU_DFL_MAP_ALLOC;
 795         chunk->map[chunk->map_used++] = pcpu_unit_size;
 796         chunk->page = chunk->page_ar;
 797
 798         chunk->vm = get_vm_area(pcpu_chunk_size, GFP_KERNEL);
 799         if (!chunk->vm) {
 800                 free_pcpu_chunk(chunk);
 801                 return NULL;
 802         }
 803
 804         INIT_LIST_HEAD(&chunk->list);
 805         chunk->free_size = pcpu_unit_size;
 806         chunk->contig_hint = pcpu_unit_size;
 807
 808         return chunk;
 809 }
 810
 811 /**
 812  * pcpu_alloc - the percpu allocator
 813  * @size: size of area to allocate in bytes
 814  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
 815  * @reserved: allocate from the reserved chunk if available
 816  *
 817  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.
 818  *
 819  * CONTEXT:
 820  * Does GFP_KERNEL allocation.
 821  *
 822  * RETURNS:
 823  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
 824  */
 825 static void *pcpu_alloc(size_t size, size_t align, bool reserved)
 826 {
 827         struct pcpu_chunk *chunk;
 828         int slot, off;
 829
 830         if (unlikely(!size || size > PCPU_MIN_UNIT_SIZE || align > PAGE_SIZE)) {
 831                 WARN(true, "illegal size (%zu) or align (%zu) for "
 832                      "percpu allocation\n", size, align);
 833                 return NULL;
 834         }
 835
 836         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
 837         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
 838
 839         /* serve reserved allocations from the reserved chunk if available */
 840         if (reserved && pcpu_reserved_chunk) {
 841                 chunk = pcpu_reserved_chunk;
 842                 if (size > chunk->contig_hint ||
 843                     pcpu_extend_area_map(chunk) < 0)
 844                         goto fail_unlock;
 845                 off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
 846                 if (off >= 0)
 847                         goto area_found;
 848                 goto fail_unlock;
 849         }
 850
 851 restart:
 852         /* search through normal chunks */
 853         for (slot = pcpu_size_to_slot(size); slot < pcpu_nr_slots; slot++) {
 854                 list_for_each_entry(chunk, &pcpu_slot[slot], list) {
 855                         if (size > chunk->contig_hint)
 856                                 continue;
 857
 858                         switch (pcpu_extend_area_map(chunk)) {
 859                         case 0:
 860                                 break;
 861                         case 1:
 862                                 goto restart;   /* pcpu_lock dropped, restart */
 863                         default:
 864                                 goto fail_unlock;
 865                         }
 866
 867                         off = pcpu_alloc_area(chunk, size, align);
 868                         if (off >= 0)
 869                                 goto area_found;
 870                 }
 871         }
 872
 873         /* hmmm... no space left, create a new chunk */
 874         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
 875
 876         chunk = alloc_pcpu_chunk();
 877         if (!chunk)
 878                 goto fail_unlock_mutex;
 879
 880         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
 881         pcpu_chunk_relocate(chunk, -1);
 882         pcpu_chunk_addr_insert(chunk);
 883         goto restart;
 884
 885 area_found:
 886         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
 887
 888         /* populate, map and clear the area */
 889         if (pcpu_populate_chunk(chunk, off, size)) {
 890                 spin_lock_irq(&pcpu_lock);
 891                 pcpu_free_area(chunk, off);
 892                 goto fail_unlock;
 893         }
 894
 895         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
 896
 897         return __addr_to_pcpu_ptr(chunk->vm->addr + off);
 898
 899 fail_unlock:
 900         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
 901 fail_unlock_mutex:
 902         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
 903         return NULL;
 904 }
 905
 906 /**
 907  * __alloc_percpu - allocate dynamic percpu area
 908  * @size: size of area to allocate in bytes
 909  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
 910  *
 911  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align.  Might
 912  * sleep.  Might trigger writeouts.
 913  *
 914  * CONTEXT:
 915  * Does GFP_KERNEL allocation.
 916  *
 917  * RETURNS:
 918  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
 919  */
 920 void *__alloc_percpu(size_t size, size_t align)
 921 {
 922         return pcpu_alloc(size, align, false);
 923 }
 924 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_percpu);
 925
 926 /**
 927  * __alloc_reserved_percpu - allocate reserved percpu area
 928  * @size: size of area to allocate in bytes
 929  * @align: alignment of area (max PAGE_SIZE)
 930  *
 931  * Allocate percpu area of @size bytes aligned at @align from reserved
 932  * percpu area if arch has set it up; otherwise, allocation is served
 933  * from the same dynamic area.  Might sleep.  Might trigger writeouts.
 934  *
 935  * CONTEXT:
 936  * Does GFP_KERNEL allocation.
 937  *
 938  * RETURNS:
 939  * Percpu pointer to the allocated area on success, NULL on failure.
 940  */
 941 void *__alloc_reserved_percpu(size_t size, size_t align)
 942 {
 943         return pcpu_alloc(size, align, true);
 944 }
 945
 946 /**
 947  * pcpu_reclaim - reclaim fully free chunks, workqueue function
 948  * @work: unused
 949  *
 950  * Reclaim all fully free chunks except for the first one.
 951  *
 952  * CONTEXT:
 953  * workqueue context.
 954  */
 955 static void pcpu_reclaim(struct work_struct *work)
 956 {
 957         LIST_HEAD(todo);
 958         struct list_head *head = &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1];
 959         struct pcpu_chunk *chunk, *next;
 960
 961         mutex_lock(&pcpu_alloc_mutex);
 962         spin_lock_irq(&pcpu_lock);
 963
 964         list_for_each_entry_safe(chunk, next, head, list) {
 965                 WARN_ON(chunk->immutable);
 966
 967                 /* spare the first one */
 968                 if (chunk == list_first_entry(head, struct pcpu_chunk, list))
 969                         continue;
 970
 971                 rb_erase(&chunk->rb_node, &pcpu_addr_root);
 972                 list_move(&chunk->list, &todo);
 973         }
 974
 975         spin_unlock_irq(&pcpu_lock);
 976         mutex_unlock(&pcpu_alloc_mutex);
 977
 978         list_for_each_entry_safe(chunk, next, &todo, list) {
 979                 pcpu_depopulate_chunk(chunk, 0, pcpu_unit_size, false);
 980                 free_pcpu_chunk(chunk);
 981         }
 982 }
 983
 984 /**
 985  * free_percpu - free percpu area
 986  * @ptr: pointer to area to free
 987  *
 988  * Free percpu area @ptr.
 989  *
 990  * CONTEXT:
 991  * Can be called from atomic context.
 992  */
 993 void free_percpu(void *ptr)
 994 {
 995         void *addr = __pcpu_ptr_to_addr(ptr);
 996         struct pcpu_chunk *chunk;
 997         unsigned long flags;
 998         int off;
 999
1000         if (!ptr)
1001                 return;
1002
1003         spin_lock_irqsave(&pcpu_lock, flags);
1004
1005         chunk = pcpu_chunk_addr_search(addr);
1006         off = addr - chunk->vm->addr;
1007
1008         pcpu_free_area(chunk, off);
1009
1010         /* if there are more than one fully free chunks, wake up grim reaper */
1011         if (chunk->free_size == pcpu_unit_size) {
1012                 struct pcpu_chunk *pos;
1013
1014                 list_for_each_entry(pos, &pcpu_slot[pcpu_nr_slots - 1], list)
1015                         if (pos != chunk) {
1016                                 schedule_work(&pcpu_reclaim_work);
1017                                 break;
1018                         }
1019         }
1020
1021         spin_unlock_irqrestore(&pcpu_lock, flags);
1022 }
1023 EXPORT_SYMBOL_GPL(free_percpu);
1024
1025 /**
1026  * pcpu_setup_first_chunk - initialize the first percpu chunk
1027  * @get_page_fn: callback to fetch page pointer
1028  * @static_size: the size of static percpu area in bytes
1029  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1030  * @dyn_size: free size for dynamic allocation in bytes, -1 for auto
1031  * @unit_size: unit size in bytes, must be multiple of PAGE_SIZE, -1 for auto
1032  * @base_addr: mapped address, NULL for auto
1033  * @populate_pte_fn: callback to allocate pagetable, NULL if unnecessary
1034  *
1035  * Initialize the first percpu chunk which contains the kernel static
1036  * perpcu area.  This function is to be called from arch percpu area
1037  * setup path.  The first two parameters are mandatory.  The rest are
1038  * optional.
1039  *
1040  * @get_page_fn() should return pointer to percpu page given cpu
1041  * number and page number.  It should at least return enough pages to
1042  * cover the static area.  The returned pages for static area should
1043  * have been initialized with valid data.  If @unit_size is specified,
1044  * it can also return pages after the static area.  NULL return
1045  * indicates end of pages for the cpu.  Note that @get_page_fn() must
1046  * return the same number of pages for all cpus.
1047  *
1048  * @reserved_size, if non-zero, specifies the amount of bytes to
1049  * reserve after the static area in the first chunk.  This reserves
1050  * the first chunk such that it's available only through reserved
1051  * percpu allocation.  This is primarily used to serve module percpu
1052  * static areas on architectures where the addressing model has
1053  * limited offset range for symbol relocations to guarantee module
1054  * percpu symbols fall inside the relocatable range.
1055  *
1056  * @dyn_size, if non-negative, determines the number of bytes
1057  * available for dynamic allocation in the first chunk.  Specifying
1058  * non-negative value makes percpu leave alone the area beyond
1059  * @static_size + @reserved_size + @dyn_size.
1060  *
1061  * @unit_size, if non-negative, specifies unit size and must be
1062  * aligned to PAGE_SIZE and equal to or larger than @static_size +
1063  * @reserved_size + if non-negative, @dyn_size.
1064  *
1065  * Non-null @base_addr means that the caller already allocated virtual
1066  * region for the first chunk and mapped it.  percpu must not mess
1067  * with the chunk.  Note that @base_addr with 0 @unit_size or non-NULL
1068  * @populate_pte_fn doesn't make any sense.
1069  *
1070  * @populate_pte_fn is used to populate the pagetable.  NULL means the
1071  * caller already populated the pagetable.
1072  *
1073  * If the first chunk ends up with both reserved and dynamic areas, it
1074  * is served by two chunks - one to serve the core static and reserved
1075  * areas and the other for the dynamic area.  They share the same vm
1076  * and page map but uses different area allocation map to stay away
1077  * from each other.  The latter chunk is circulated in the chunk slots
1078  * and available for dynamic allocation like any other chunks.
1079  *
1080  * RETURNS:
1081  * The determined pcpu_unit_size which can be used to initialize
1082  * percpu access.
1083  */
1084 size_t __init pcpu_setup_first_chunk(pcpu_get_page_fn_t get_page_fn,
1085                                      size_t static_size, size_t reserved_size,
1086                                      ssize_t dyn_size, ssize_t unit_size,
1087                                      void *base_addr,
1088                                      pcpu_populate_pte_fn_t populate_pte_fn)
1089 {
1090         static struct vm_struct first_vm;
1091         static int smap[2], dmap[2];
1092         size_t size_sum = static_size + reserved_size +
1093                           (dyn_size >= 0 ? dyn_size : 0);
1094         struct pcpu_chunk *schunk, *dchunk = NULL;
1095         unsigned int cpu;
1096         int nr_pages;
1097         int err, i;
1098
1099         /* santiy checks */
1100         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(smap) >= PCPU_DFL_MAP_ALLOC ||
1101                      ARRAY_SIZE(dmap) >= PCPU_DFL_MAP_ALLOC);
1102         BUG_ON(!static_size);
1103         if (unit_size >= 0) {
1104                 BUG_ON(unit_size < size_sum);
1105                 BUG_ON(unit_size & ~PAGE_MASK);
1106                 BUG_ON(unit_size < PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1107         } else
1108                 BUG_ON(base_addr);
1109         BUG_ON(base_addr && populate_pte_fn);
1110
1111         if (unit_size >= 0)
1112                 pcpu_unit_pages = unit_size >> PAGE_SHIFT;
1113         else
1114                 pcpu_unit_pages = max_t(int, PCPU_MIN_UNIT_SIZE >> PAGE_SHIFT,
1115                                         PFN_UP(size_sum));
1116
1117         pcpu_unit_size = pcpu_unit_pages << PAGE_SHIFT;
1118         pcpu_chunk_size = num_possible_cpus() * pcpu_unit_size;
1119         pcpu_chunk_struct_size = sizeof(struct pcpu_chunk)
1120                 + num_possible_cpus() * pcpu_unit_pages * sizeof(struct page *);
1121
1122         if (dyn_size < 0)
1123                 dyn_size = pcpu_unit_size - static_size - reserved_size;
1124
1125         /*
1126          * Allocate chunk slots.  The additional last slot is for
1127          * empty chunks.
1128          */
1129         pcpu_nr_slots = __pcpu_size_to_slot(pcpu_unit_size) + 2;
1130         pcpu_slot = alloc_bootmem(pcpu_nr_slots * sizeof(pcpu_slot[0]));
1131         for (i = 0; i < pcpu_nr_slots; i++)
1132                 INIT_LIST_HEAD(&pcpu_slot[i]);
1133
1134         /*
1135          * Initialize static chunk.  If reserved_size is zero, the
1136          * static chunk covers static area + dynamic allocation area
1137          * in the first chunk.  If reserved_size is not zero, it
1138          * covers static area + reserved area (mostly used for module
1139          * static percpu allocation).
1140          */
1141         schunk = alloc_bootmem(pcpu_chunk_struct_size);
1142         INIT_LIST_HEAD(&schunk->list);
1143         schunk->vm = &first_vm;
1144         schunk->map = smap;
1145         schunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(smap);
1146         schunk->page = schunk->page_ar;
1147
1148         if (reserved_size) {
1149                 schunk->free_size = reserved_size;
1150                 pcpu_reserved_chunk = schunk;   /* not for dynamic alloc */
1151         } else {
1152                 schunk->free_size = dyn_size;
1153                 dyn_size = 0;                   /* dynamic area covered */
1154         }
1155         schunk->contig_hint = schunk->free_size;
1156
1157         schunk->map[schunk->map_used++] = -static_size;
1158         if (schunk->free_size)
1159                 schunk->map[schunk->map_used++] = schunk->free_size;
1160
1161         pcpu_reserved_chunk_limit = static_size + schunk->free_size;
1162
1163         /* init dynamic chunk if necessary */
1164         if (dyn_size) {
1165                 dchunk = alloc_bootmem(sizeof(struct pcpu_chunk));
1166                 INIT_LIST_HEAD(&dchunk->list);
1167                 dchunk->vm = &first_vm;
1168                 dchunk->map = dmap;
1169                 dchunk->map_alloc = ARRAY_SIZE(dmap);
1170                 dchunk->page = schunk->page_ar; /* share page map with schunk */
1171
1172                 dchunk->contig_hint = dchunk->free_size = dyn_size;
1173                 dchunk->map[dchunk->map_used++] = -pcpu_reserved_chunk_limit;
1174                 dchunk->map[dchunk->map_used++] = dchunk->free_size;
1175         }
1176
1177         /* allocate vm address */
1178         first_vm.flags = VM_ALLOC;
1179         first_vm.size = pcpu_chunk_size;
1180
1181         if (!base_addr)
1182                 vm_area_register_early(&first_vm, PAGE_SIZE);
1183         else {
1184                 /*
1185                  * Pages already mapped.  No need to remap into
1186                  * vmalloc area.  In this case the first chunks can't
1187                  * be mapped or unmapped by percpu and are marked
1188                  * immutable.
1189                  */
1190                 first_vm.addr = base_addr;
1191                 schunk->immutable = true;
1192                 if (dchunk)
1193                         dchunk->immutable = true;
1194         }
1195
1196         /* assign pages */
1197         nr_pages = -1;
1198         for_each_possible_cpu(cpu) {
1199                 for (i = 0; i < pcpu_unit_pages; i++) {
1200                         struct page *page = get_page_fn(cpu, i);
1201
1202                         if (!page)
1203                                 break;
1204                         *pcpu_chunk_pagep(schunk, cpu, i) = page;
1205                 }
1206
1207                 BUG_ON(i < PFN_UP(static_size));
1208
1209                 if (nr_pages < 0)
1210                         nr_pages = i;
1211                 else
1212                         BUG_ON(nr_pages != i);
1213         }
1214
1215         /* map them */
1216         if (populate_pte_fn) {
1217                 for_each_possible_cpu(cpu)
1218                         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1219                                 populate_pte_fn(pcpu_chunk_addr(schunk,
1220                                                                 cpu, i));
1221
1222                 err = pcpu_map(schunk, 0, nr_pages);
1223                 if (err)
1224                         panic("failed to setup static percpu area, err=%d\n",
1225                               err);
1226         }
1227
1228         /* link the first chunk in */
1229         if (!dchunk) {
1230                 pcpu_chunk_relocate(schunk, -1);
1231                 pcpu_chunk_addr_insert(schunk);
1232         } else {
1233                 pcpu_chunk_relocate(dchunk, -1);
1234                 pcpu_chunk_addr_insert(dchunk);
1235         }
1236
1237         /* we're done */
1238         pcpu_base_addr = (void *)pcpu_chunk_addr(schunk, 0, 0);
1239         return pcpu_unit_size;
1240 }
1241
1242 /*
1243  * Embedding first chunk setup helper.
1244  */
1245 static void *pcpue_ptr __initdata;
1246 static size_t pcpue_size __initdata;
1247 static size_t pcpue_unit_size __initdata;
1248
1249 static struct page * __init pcpue_get_page(unsigned int cpu, int pageno)
1250 {
1251         size_t off = (size_t)pageno << PAGE_SHIFT;
1252
1253         if (off >= pcpue_size)
1254                 return NULL;
1255
1256         return virt_to_page(pcpue_ptr + cpu * pcpue_unit_size + off);
1257 }
1258
1259 /**
1260  * pcpu_embed_first_chunk - embed the first percpu chunk into bootmem
1261  * @static_size: the size of static percpu area in bytes
1262  * @reserved_size: the size of reserved percpu area in bytes
1263  * @dyn_size: free size for dynamic allocation in bytes, -1 for auto
1264  * @unit_size: unit size in bytes, must be multiple of PAGE_SIZE, -1 for auto
1265  *
1266  * This is a helper to ease setting up embedded first percpu chunk and
1267  * can be called where pcpu_setup_first_chunk() is expected.
1268  *
1269  * If this function is used to setup the first chunk, it is allocated
1270  * as a contiguous area using bootmem allocator and used as-is without
1271  * being mapped into vmalloc area.  This enables the first chunk to
1272  * piggy back on the linear physical mapping which often uses larger
1273  * page size.
1274  *
1275  * When @dyn_size is positive, dynamic area might be larger than
1276  * specified to fill page alignment.  Also, when @dyn_size is auto,
1277  * @dyn_size does not fill the whole first chunk but only what's
1278  * necessary for page alignment after static and reserved areas.
1279  *
1280  * If the needed size is smaller than the minimum or specified unit
1281  * size, the leftover is returned to the bootmem allocator.
1282  *
1283  * RETURNS:
1284  * The determined pcpu_unit_size which can be used to initialize
1285  * percpu access on success, -errno on failure.
1286  */
1287 ssize_t __init pcpu_embed_first_chunk(size_t static_size, size_t reserved_size,
1288                                       ssize_t dyn_size, ssize_t unit_size)
1289 {
1290         unsigned int cpu;
1291
1292         /* determine parameters and allocate */
1293         pcpue_size = PFN_ALIGN(static_size + reserved_size +
1294                                (dyn_size >= 0 ? dyn_size : 0));
1295         if (dyn_size != 0)
1296                 dyn_size = pcpue_size - static_size - reserved_size;
1297
1298         if (unit_size >= 0) {
1299                 BUG_ON(unit_size < pcpue_size);
1300                 pcpue_unit_size = unit_size;
1301         } else
1302                 pcpue_unit_size = max_t(size_t, pcpue_size, PCPU_MIN_UNIT_SIZE);
1303
1304         pcpue_ptr = __alloc_bootmem_nopanic(
1305                                         num_possible_cpus() * pcpue_unit_size,
1306                                         PAGE_SIZE, __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
1307         if (!pcpue_ptr)
1308                 return -ENOMEM;
1309
1310         /* return the leftover and copy */
1311         for_each_possible_cpu(cpu) {
1312                 void *ptr = pcpue_ptr + cpu * pcpue_unit_size;
1313
1314                 free_bootmem(__pa(ptr + pcpue_size),
1315                              pcpue_unit_size - pcpue_size);
1316                 memcpy(ptr, __per_cpu_load, static_size);
1317         }
1318
1319         /* we're ready, commit */
1320         pr_info("PERCPU: Embedded %zu pages at %p, static data %zu bytes\n",
1321                 pcpue_size >> PAGE_SHIFT, pcpue_ptr, static_size);
1322
1323         return pcpu_setup_first_chunk(pcpue_get_page, static_size,
1324                                       reserved_size, dyn_size,
1325                                       pcpue_unit_size, pcpue_ptr, NULL);
1326 }