Merge remote-tracking branches 'asoc/fix/atmel', 'asoc/fix/fsl', 'asoc/fix/tegra...
[linux-drm-fsl-dcu.git] / drivers / staging / zsmalloc / zsmalloc-main.c
1 /*
2  * zsmalloc memory allocator
3  *
4  * Copyright (C) 2011  Nitin Gupta
5  *
6  * This code is released using a dual license strategy: BSD/GPL
7  * You can choose the license that better fits your requirements.
8  *
9  * Released under the terms of 3-clause BSD License
10  * Released under the terms of GNU General Public License Version 2.0
11  */
12
13
14 /*
15  * This allocator is designed for use with zcache and zram. Thus, the
16  * allocator is supposed to work well under low memory conditions. In
17  * particular, it never attempts higher order page allocation which is
18  * very likely to fail under memory pressure. On the other hand, if we
19  * just use single (0-order) pages, it would suffer from very high
20  * fragmentation -- any object of size PAGE_SIZE/2 or larger would occupy
21  * an entire page. This was one of the major issues with its predecessor
22  * (xvmalloc).
23  *
24  * To overcome these issues, zsmalloc allocates a bunch of 0-order pages
25  * and links them together using various 'struct page' fields. These linked
26  * pages act as a single higher-order page i.e. an object can span 0-order
27  * page boundaries. The code refers to these linked pages as a single entity
28  * called zspage.
29  *
30  * Following is how we use various fields and flags of underlying
31  * struct page(s) to form a zspage.
32  *
33  * Usage of struct page fields:
34  *      page->first_page: points to the first component (0-order) page
35  *      page->index (union with page->freelist): offset of the first object
36  *              starting in this page. For the first page, this is
37  *              always 0, so we use this field (aka freelist) to point
38  *              to the first free object in zspage.
39  *      page->lru: links together all component pages (except the first page)
40  *              of a zspage
41  *
42  *      For _first_ page only:
43  *
44  *      page->private (union with page->first_page): refers to the
45  *              component page after the first page
46  *      page->freelist: points to the first free object in zspage.
47  *              Free objects are linked together using in-place
48  *              metadata.
49  *      page->objects: maximum number of objects we can store in this
50  *              zspage (class->zspage_order * PAGE_SIZE / class->size)
51  *      page->lru: links together first pages of various zspages.
52  *              Basically forming list of zspages in a fullness group.
53  *      page->mapping: class index and fullness group of the zspage
54  *
55  * Usage of struct page flags:
56  *      PG_private: identifies the first component page
57  *      PG_private2: identifies the last component page
58  *
59  */
60
61 #ifdef CONFIG_ZSMALLOC_DEBUG
62 #define DEBUG
63 #endif
64
65 #include <linux/module.h>
66 #include <linux/kernel.h>
67 #include <linux/bitops.h>
68 #include <linux/errno.h>
69 #include <linux/highmem.h>
70 #include <linux/init.h>
71 #include <linux/string.h>
72 #include <linux/slab.h>
73 #include <asm/tlbflush.h>
74 #include <asm/pgtable.h>
75 #include <linux/cpumask.h>
76 #include <linux/cpu.h>
77 #include <linux/vmalloc.h>
78 #include <linux/hardirq.h>
79 #include <linux/spinlock.h>
80 #include <linux/types.h>
81
82 #include "zsmalloc.h"
83
84 /*
85  * This must be power of 2 and greater than of equal to sizeof(link_free).
86  * These two conditions ensure that any 'struct link_free' itself doesn't
87  * span more than 1 page which avoids complex case of mapping 2 pages simply
88  * to restore link_free pointer values.
89  */
90 #define ZS_ALIGN                8
91
92 /*
93  * A single 'zspage' is composed of up to 2^N discontiguous 0-order (single)
94  * pages. ZS_MAX_ZSPAGE_ORDER defines upper limit on N.
95  */
96 #define ZS_MAX_ZSPAGE_ORDER 2
97 #define ZS_MAX_PAGES_PER_ZSPAGE (_AC(1, UL) << ZS_MAX_ZSPAGE_ORDER)
98
99 /*
100  * Object location (<PFN>, <obj_idx>) is encoded as
101  * as single (void *) handle value.
102  *
103  * Note that object index <obj_idx> is relative to system
104  * page <PFN> it is stored in, so for each sub-page belonging
105  * to a zspage, obj_idx starts with 0.
106  *
107  * This is made more complicated by various memory models and PAE.
108  */
109
110 #ifndef MAX_PHYSMEM_BITS
111 #ifdef CONFIG_HIGHMEM64G
112 #define MAX_PHYSMEM_BITS 36
113 #else /* !CONFIG_HIGHMEM64G */
114 /*
115  * If this definition of MAX_PHYSMEM_BITS is used, OBJ_INDEX_BITS will just
116  * be PAGE_SHIFT
117  */
118 #define MAX_PHYSMEM_BITS BITS_PER_LONG
119 #endif
120 #endif
121 #define _PFN_BITS               (MAX_PHYSMEM_BITS - PAGE_SHIFT)
122 #define OBJ_INDEX_BITS  (BITS_PER_LONG - _PFN_BITS)
123 #define OBJ_INDEX_MASK  ((_AC(1, UL) << OBJ_INDEX_BITS) - 1)
124
125 #define MAX(a, b) ((a) >= (b) ? (a) : (b))
126 /* ZS_MIN_ALLOC_SIZE must be multiple of ZS_ALIGN */
127 #define ZS_MIN_ALLOC_SIZE \
128         MAX(32, (ZS_MAX_PAGES_PER_ZSPAGE << PAGE_SHIFT >> OBJ_INDEX_BITS))
129 #define ZS_MAX_ALLOC_SIZE       PAGE_SIZE
130
131 /*
132  * On systems with 4K page size, this gives 254 size classes! There is a
133  * trader-off here:
134  *  - Large number of size classes is potentially wasteful as free page are
135  *    spread across these classes
136  *  - Small number of size classes causes large internal fragmentation
137  *  - Probably its better to use specific size classes (empirically
138  *    determined). NOTE: all those class sizes must be set as multiple of
139  *    ZS_ALIGN to make sure link_free itself never has to span 2 pages.
140  *
141  *  ZS_MIN_ALLOC_SIZE and ZS_SIZE_CLASS_DELTA must be multiple of ZS_ALIGN
142  *  (reason above)
143  */
144 #define ZS_SIZE_CLASS_DELTA     (PAGE_SIZE >> 8)
145 #define ZS_SIZE_CLASSES         ((ZS_MAX_ALLOC_SIZE - ZS_MIN_ALLOC_SIZE) / \
146                                         ZS_SIZE_CLASS_DELTA + 1)
147
148 /*
149  * We do not maintain any list for completely empty or full pages
150  */
151 enum fullness_group {
152         ZS_ALMOST_FULL,
153         ZS_ALMOST_EMPTY,
154         _ZS_NR_FULLNESS_GROUPS,
155
156         ZS_EMPTY,
157         ZS_FULL
158 };
159
160 /*
161  * We assign a page to ZS_ALMOST_EMPTY fullness group when:
162  *      n <= N / f, where
163  * n = number of allocated objects
164  * N = total number of objects zspage can store
165  * f = 1/fullness_threshold_frac
166  *
167  * Similarly, we assign zspage to:
168  *      ZS_ALMOST_FULL  when n > N / f
169  *      ZS_EMPTY        when n == 0
170  *      ZS_FULL         when n == N
171  *
172  * (see: fix_fullness_group())
173  */
174 static const int fullness_threshold_frac = 4;
175
176 struct size_class {
177         /*
178          * Size of objects stored in this class. Must be multiple
179          * of ZS_ALIGN.
180          */
181         int size;
182         unsigned int index;
183
184         /* Number of PAGE_SIZE sized pages to combine to form a 'zspage' */
185         int pages_per_zspage;
186
187         spinlock_t lock;
188
189         /* stats */
190         u64 pages_allocated;
191
192         struct page *fullness_list[_ZS_NR_FULLNESS_GROUPS];
193 };
194
195 /*
196  * Placed within free objects to form a singly linked list.
197  * For every zspage, first_page->freelist gives head of this list.
198  *
199  * This must be power of 2 and less than or equal to ZS_ALIGN
200  */
201 struct link_free {
202         /* Handle of next free chunk (encodes <PFN, obj_idx>) */
203         void *next;
204 };
205
206 struct zs_pool {
207         struct size_class size_class[ZS_SIZE_CLASSES];
208
209         gfp_t flags;    /* allocation flags used when growing pool */
210 };
211
212 /*
213  * A zspage's class index and fullness group
214  * are encoded in its (first)page->mapping
215  */
216 #define CLASS_IDX_BITS  28
217 #define FULLNESS_BITS   4
218 #define CLASS_IDX_MASK  ((1 << CLASS_IDX_BITS) - 1)
219 #define FULLNESS_MASK   ((1 << FULLNESS_BITS) - 1)
220
221 /*
222  * By default, zsmalloc uses a copy-based object mapping method to access
223  * allocations that span two pages. However, if a particular architecture
224  * performs VM mapping faster than copying, then it should be added here
225  * so that USE_PGTABLE_MAPPING is defined. This causes zsmalloc to use
226  * page table mapping rather than copying for object mapping.
227  */
228 #if defined(CONFIG_ARM) && !defined(MODULE)
229 #define USE_PGTABLE_MAPPING
230 #endif
231
232 struct mapping_area {
233 #ifdef USE_PGTABLE_MAPPING
234         struct vm_struct *vm; /* vm area for mapping object that span pages */
235 #else
236         char *vm_buf; /* copy buffer for objects that span pages */
237 #endif
238         char *vm_addr; /* address of kmap_atomic()'ed pages */
239         enum zs_mapmode vm_mm; /* mapping mode */
240 };
241
242
243 /* per-cpu VM mapping areas for zspage accesses that cross page boundaries */
244 static DEFINE_PER_CPU(struct mapping_area, zs_map_area);
245
246 static int is_first_page(struct page *page)
247 {
248         return PagePrivate(page);
249 }
250
251 static int is_last_page(struct page *page)
252 {
253         return PagePrivate2(page);
254 }
255
256 static void get_zspage_mapping(struct page *page, unsigned int *class_idx,
257                                 enum fullness_group *fullness)
258 {
259         unsigned long m;
260         BUG_ON(!is_first_page(page));
261
262         m = (unsigned long)page->mapping;
263         *fullness = m & FULLNESS_MASK;
264         *class_idx = (m >> FULLNESS_BITS) & CLASS_IDX_MASK;
265 }
266
267 static void set_zspage_mapping(struct page *page, unsigned int class_idx,
268                                 enum fullness_group fullness)
269 {
270         unsigned long m;
271         BUG_ON(!is_first_page(page));
272
273         m = ((class_idx & CLASS_IDX_MASK) << FULLNESS_BITS) |
274                         (fullness & FULLNESS_MASK);
275         page->mapping = (struct address_space *)m;
276 }
277
278 static int get_size_class_index(int size)
279 {
280         int idx = 0;
281
282         if (likely(size > ZS_MIN_ALLOC_SIZE))
283                 idx = DIV_ROUND_UP(size - ZS_MIN_ALLOC_SIZE,
284                                 ZS_SIZE_CLASS_DELTA);
285
286         return idx;
287 }
288
289 static enum fullness_group get_fullness_group(struct page *page)
290 {
291         int inuse, max_objects;
292         enum fullness_group fg;
293         BUG_ON(!is_first_page(page));
294
295         inuse = page->inuse;
296         max_objects = page->objects;
297
298         if (inuse == 0)
299                 fg = ZS_EMPTY;
300         else if (inuse == max_objects)
301                 fg = ZS_FULL;
302         else if (inuse <= max_objects / fullness_threshold_frac)
303                 fg = ZS_ALMOST_EMPTY;
304         else
305                 fg = ZS_ALMOST_FULL;
306
307         return fg;
308 }
309
310 static void insert_zspage(struct page *page, struct size_class *class,
311                                 enum fullness_group fullness)
312 {
313         struct page **head;
314
315         BUG_ON(!is_first_page(page));
316
317         if (fullness >= _ZS_NR_FULLNESS_GROUPS)
318                 return;
319
320         head = &class->fullness_list[fullness];
321         if (*head)
322                 list_add_tail(&page->lru, &(*head)->lru);
323
324         *head = page;
325 }
326
327 static void remove_zspage(struct page *page, struct size_class *class,
328                                 enum fullness_group fullness)
329 {
330         struct page **head;
331
332         BUG_ON(!is_first_page(page));
333
334         if (fullness >= _ZS_NR_FULLNESS_GROUPS)
335                 return;
336
337         head = &class->fullness_list[fullness];
338         BUG_ON(!*head);
339         if (list_empty(&(*head)->lru))
340                 *head = NULL;
341         else if (*head == page)
342                 *head = (struct page *)list_entry((*head)->lru.next,
343                                         struct page, lru);
344
345         list_del_init(&page->lru);
346 }
347
348 static enum fullness_group fix_fullness_group(struct zs_pool *pool,
349                                                 struct page *page)
350 {
351         int class_idx;
352         struct size_class *class;
353         enum fullness_group currfg, newfg;
354
355         BUG_ON(!is_first_page(page));
356
357         get_zspage_mapping(page, &class_idx, &currfg);
358         newfg = get_fullness_group(page);
359         if (newfg == currfg)
360                 goto out;
361
362         class = &pool->size_class[class_idx];
363         remove_zspage(page, class, currfg);
364         insert_zspage(page, class, newfg);
365         set_zspage_mapping(page, class_idx, newfg);
366
367 out:
368         return newfg;
369 }
370
371 /*
372  * We have to decide on how many pages to link together
373  * to form a zspage for each size class. This is important
374  * to reduce wastage due to unusable space left at end of
375  * each zspage which is given as:
376  *      wastage = Zp - Zp % size_class
377  * where Zp = zspage size = k * PAGE_SIZE where k = 1, 2, ...
378  *
379  * For example, for size class of 3/8 * PAGE_SIZE, we should
380  * link together 3 PAGE_SIZE sized pages to form a zspage
381  * since then we can perfectly fit in 8 such objects.
382  */
383 static int get_pages_per_zspage(int class_size)
384 {
385         int i, max_usedpc = 0;
386         /* zspage order which gives maximum used size per KB */
387         int max_usedpc_order = 1;
388
389         for (i = 1; i <= ZS_MAX_PAGES_PER_ZSPAGE; i++) {
390                 int zspage_size;
391                 int waste, usedpc;
392
393                 zspage_size = i * PAGE_SIZE;
394                 waste = zspage_size % class_size;
395                 usedpc = (zspage_size - waste) * 100 / zspage_size;
396
397                 if (usedpc > max_usedpc) {
398                         max_usedpc = usedpc;
399                         max_usedpc_order = i;
400                 }
401         }
402
403         return max_usedpc_order;
404 }
405
406 /*
407  * A single 'zspage' is composed of many system pages which are
408  * linked together using fields in struct page. This function finds
409  * the first/head page, given any component page of a zspage.
410  */
411 static struct page *get_first_page(struct page *page)
412 {
413         if (is_first_page(page))
414                 return page;
415         else
416                 return page->first_page;
417 }
418
419 static struct page *get_next_page(struct page *page)
420 {
421         struct page *next;
422
423         if (is_last_page(page))
424                 next = NULL;
425         else if (is_first_page(page))
426                 next = (struct page *)page_private(page);
427         else
428                 next = list_entry(page->lru.next, struct page, lru);
429
430         return next;
431 }
432
433 /*
434  * Encode <page, obj_idx> as a single handle value.
435  * On hardware platforms with physical memory starting at 0x0 the pfn
436  * could be 0 so we ensure that the handle will never be 0 by adjusting the
437  * encoded obj_idx value before encoding.
438  */
439 static void *obj_location_to_handle(struct page *page, unsigned long obj_idx)
440 {
441         unsigned long handle;
442
443         if (!page) {
444                 BUG_ON(obj_idx);
445                 return NULL;
446         }
447
448         handle = page_to_pfn(page) << OBJ_INDEX_BITS;
449         handle |= ((obj_idx + 1) & OBJ_INDEX_MASK);
450
451         return (void *)handle;
452 }
453
454 /*
455  * Decode <page, obj_idx> pair from the given object handle. We adjust the
456  * decoded obj_idx back to its original value since it was adjusted in
457  * obj_location_to_handle().
458  */
459 static void obj_handle_to_location(unsigned long handle, struct page **page,
460                                 unsigned long *obj_idx)
461 {
462         *page = pfn_to_page(handle >> OBJ_INDEX_BITS);
463         *obj_idx = (handle & OBJ_INDEX_MASK) - 1;
464 }
465
466 static unsigned long obj_idx_to_offset(struct page *page,
467                                 unsigned long obj_idx, int class_size)
468 {
469         unsigned long off = 0;
470
471         if (!is_first_page(page))
472                 off = page->index;
473
474         return off + obj_idx * class_size;
475 }
476
477 static void reset_page(struct page *page)
478 {
479         clear_bit(PG_private, &page->flags);
480         clear_bit(PG_private_2, &page->flags);
481         set_page_private(page, 0);
482         page->mapping = NULL;
483         page->freelist = NULL;
484         page_mapcount_reset(page);
485 }
486
487 static void free_zspage(struct page *first_page)
488 {
489         struct page *nextp, *tmp, *head_extra;
490
491         BUG_ON(!is_first_page(first_page));
492         BUG_ON(first_page->inuse);
493
494         head_extra = (struct page *)page_private(first_page);
495
496         reset_page(first_page);
497         __free_page(first_page);
498
499         /* zspage with only 1 system page */
500         if (!head_extra)
501                 return;
502
503         list_for_each_entry_safe(nextp, tmp, &head_extra->lru, lru) {
504                 list_del(&nextp->lru);
505                 reset_page(nextp);
506                 __free_page(nextp);
507         }
508         reset_page(head_extra);
509         __free_page(head_extra);
510 }
511
512 /* Initialize a newly allocated zspage */
513 static void init_zspage(struct page *first_page, struct size_class *class)
514 {
515         unsigned long off = 0;
516         struct page *page = first_page;
517
518         BUG_ON(!is_first_page(first_page));
519         while (page) {
520                 struct page *next_page;
521                 struct link_free *link;
522                 unsigned int i, objs_on_page;
523
524                 /*
525                  * page->index stores offset of first object starting
526                  * in the page. For the first page, this is always 0,
527                  * so we use first_page->index (aka ->freelist) to store
528                  * head of corresponding zspage's freelist.
529                  */
530                 if (page != first_page)
531                         page->index = off;
532
533                 link = (struct link_free *)kmap_atomic(page) +
534                                                 off / sizeof(*link);
535                 objs_on_page = (PAGE_SIZE - off) / class->size;
536
537                 for (i = 1; i <= objs_on_page; i++) {
538                         off += class->size;
539                         if (off < PAGE_SIZE) {
540                                 link->next = obj_location_to_handle(page, i);
541                                 link += class->size / sizeof(*link);
542                         }
543                 }
544
545                 /*
546                  * We now come to the last (full or partial) object on this
547                  * page, which must point to the first object on the next
548                  * page (if present)
549                  */
550                 next_page = get_next_page(page);
551                 link->next = obj_location_to_handle(next_page, 0);
552                 kunmap_atomic(link);
553                 page = next_page;
554                 off = (off + class->size) % PAGE_SIZE;
555         }
556 }
557
558 /*
559  * Allocate a zspage for the given size class
560  */
561 static struct page *alloc_zspage(struct size_class *class, gfp_t flags)
562 {
563         int i, error;
564         struct page *first_page = NULL, *uninitialized_var(prev_page);
565
566         /*
567          * Allocate individual pages and link them together as:
568          * 1. first page->private = first sub-page
569          * 2. all sub-pages are linked together using page->lru
570          * 3. each sub-page is linked to the first page using page->first_page
571          *
572          * For each size class, First/Head pages are linked together using
573          * page->lru. Also, we set PG_private to identify the first page
574          * (i.e. no other sub-page has this flag set) and PG_private_2 to
575          * identify the last page.
576          */
577         error = -ENOMEM;
578         for (i = 0; i < class->pages_per_zspage; i++) {
579                 struct page *page;
580
581                 page = alloc_page(flags);
582                 if (!page)
583                         goto cleanup;
584
585                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
586                 if (i == 0) {   /* first page */
587                         SetPagePrivate(page);
588                         set_page_private(page, 0);
589                         first_page = page;
590                         first_page->inuse = 0;
591                 }
592                 if (i == 1)
593                         set_page_private(first_page, (unsigned long)page);
594                 if (i >= 1)
595                         page->first_page = first_page;
596                 if (i >= 2)
597                         list_add(&page->lru, &prev_page->lru);
598                 if (i == class->pages_per_zspage - 1)   /* last page */
599                         SetPagePrivate2(page);
600                 prev_page = page;
601         }
602
603         init_zspage(first_page, class);
604
605         first_page->freelist = obj_location_to_handle(first_page, 0);
606         /* Maximum number of objects we can store in this zspage */
607         first_page->objects = class->pages_per_zspage * PAGE_SIZE / class->size;
608
609         error = 0; /* Success */
610
611 cleanup:
612         if (unlikely(error) && first_page) {
613                 free_zspage(first_page);
614                 first_page = NULL;
615         }
616
617         return first_page;
618 }
619
620 static struct page *find_get_zspage(struct size_class *class)
621 {
622         int i;
623         struct page *page;
624
625         for (i = 0; i < _ZS_NR_FULLNESS_GROUPS; i++) {
626                 page = class->fullness_list[i];
627                 if (page)
628                         break;
629         }
630
631         return page;
632 }
633
634 #ifdef USE_PGTABLE_MAPPING
635 static inline int __zs_cpu_up(struct mapping_area *area)
636 {
637         /*
638          * Make sure we don't leak memory if a cpu UP notification
639          * and zs_init() race and both call zs_cpu_up() on the same cpu
640          */
641         if (area->vm)
642                 return 0;
643         area->vm = alloc_vm_area(PAGE_SIZE * 2, NULL);
644         if (!area->vm)
645                 return -ENOMEM;
646         return 0;
647 }
648
649 static inline void __zs_cpu_down(struct mapping_area *area)
650 {
651         if (area->vm)
652                 free_vm_area(area->vm);
653         area->vm = NULL;
654 }
655
656 static inline void *__zs_map_object(struct mapping_area *area,
657                                 struct page *pages[2], int off, int size)
658 {
659         BUG_ON(map_vm_area(area->vm, PAGE_KERNEL, &pages));
660         area->vm_addr = area->vm->addr;
661         return area->vm_addr + off;
662 }
663
664 static inline void __zs_unmap_object(struct mapping_area *area,
665                                 struct page *pages[2], int off, int size)
666 {
667         unsigned long addr = (unsigned long)area->vm_addr;
668
669         unmap_kernel_range(addr, PAGE_SIZE * 2);
670 }
671
672 #else /* USE_PGTABLE_MAPPING */
673
674 static inline int __zs_cpu_up(struct mapping_area *area)
675 {
676         /*
677          * Make sure we don't leak memory if a cpu UP notification
678          * and zs_init() race and both call zs_cpu_up() on the same cpu
679          */
680         if (area->vm_buf)
681                 return 0;
682         area->vm_buf = (char *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
683         if (!area->vm_buf)
684                 return -ENOMEM;
685         return 0;
686 }
687
688 static inline void __zs_cpu_down(struct mapping_area *area)
689 {
690         if (area->vm_buf)
691                 free_page((unsigned long)area->vm_buf);
692         area->vm_buf = NULL;
693 }
694
695 static void *__zs_map_object(struct mapping_area *area,
696                         struct page *pages[2], int off, int size)
697 {
698         int sizes[2];
699         void *addr;
700         char *buf = area->vm_buf;
701
702         /* disable page faults to match kmap_atomic() return conditions */
703         pagefault_disable();
704
705         /* no read fastpath */
706         if (area->vm_mm == ZS_MM_WO)
707                 goto out;
708
709         sizes[0] = PAGE_SIZE - off;
710         sizes[1] = size - sizes[0];
711
712         /* copy object to per-cpu buffer */
713         addr = kmap_atomic(pages[0]);
714         memcpy(buf, addr + off, sizes[0]);
715         kunmap_atomic(addr);
716         addr = kmap_atomic(pages[1]);
717         memcpy(buf + sizes[0], addr, sizes[1]);
718         kunmap_atomic(addr);
719 out:
720         return area->vm_buf;
721 }
722
723 static void __zs_unmap_object(struct mapping_area *area,
724                         struct page *pages[2], int off, int size)
725 {
726         int sizes[2];
727         void *addr;
728         char *buf = area->vm_buf;
729
730         /* no write fastpath */
731         if (area->vm_mm == ZS_MM_RO)
732                 goto out;
733
734         sizes[0] = PAGE_SIZE - off;
735         sizes[1] = size - sizes[0];
736
737         /* copy per-cpu buffer to object */
738         addr = kmap_atomic(pages[0]);
739         memcpy(addr + off, buf, sizes[0]);
740         kunmap_atomic(addr);
741         addr = kmap_atomic(pages[1]);
742         memcpy(addr, buf + sizes[0], sizes[1]);
743         kunmap_atomic(addr);
744
745 out:
746         /* enable page faults to match kunmap_atomic() return conditions */
747         pagefault_enable();
748 }
749
750 #endif /* USE_PGTABLE_MAPPING */
751
752 static int zs_cpu_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action,
753                                 void *pcpu)
754 {
755         int ret, cpu = (long)pcpu;
756         struct mapping_area *area;
757
758         switch (action) {
759         case CPU_UP_PREPARE:
760                 area = &per_cpu(zs_map_area, cpu);
761                 ret = __zs_cpu_up(area);
762                 if (ret)
763                         return notifier_from_errno(ret);
764                 break;
765         case CPU_DEAD:
766         case CPU_UP_CANCELED:
767                 area = &per_cpu(zs_map_area, cpu);
768                 __zs_cpu_down(area);
769                 break;
770         }
771
772         return NOTIFY_OK;
773 }
774
775 static struct notifier_block zs_cpu_nb = {
776         .notifier_call = zs_cpu_notifier
777 };
778
779 static void zs_exit(void)
780 {
781         int cpu;
782
783         for_each_online_cpu(cpu)
784                 zs_cpu_notifier(NULL, CPU_DEAD, (void *)(long)cpu);
785         unregister_cpu_notifier(&zs_cpu_nb);
786 }
787
788 static int zs_init(void)
789 {
790         int cpu, ret;
791
792         register_cpu_notifier(&zs_cpu_nb);
793         for_each_online_cpu(cpu) {
794                 ret = zs_cpu_notifier(NULL, CPU_UP_PREPARE, (void *)(long)cpu);
795                 if (notifier_to_errno(ret))
796                         goto fail;
797         }
798         return 0;
799 fail:
800         zs_exit();
801         return notifier_to_errno(ret);
802 }
803
804 /**
805  * zs_create_pool - Creates an allocation pool to work from.
806  * @flags: allocation flags used to allocate pool metadata
807  *
808  * This function must be called before anything when using
809  * the zsmalloc allocator.
810  *
811  * On success, a pointer to the newly created pool is returned,
812  * otherwise NULL.
813  */
814 struct zs_pool *zs_create_pool(gfp_t flags)
815 {
816         int i, ovhd_size;
817         struct zs_pool *pool;
818
819         ovhd_size = roundup(sizeof(*pool), PAGE_SIZE);
820         pool = kzalloc(ovhd_size, GFP_KERNEL);
821         if (!pool)
822                 return NULL;
823
824         for (i = 0; i < ZS_SIZE_CLASSES; i++) {
825                 int size;
826                 struct size_class *class;
827
828                 size = ZS_MIN_ALLOC_SIZE + i * ZS_SIZE_CLASS_DELTA;
829                 if (size > ZS_MAX_ALLOC_SIZE)
830                         size = ZS_MAX_ALLOC_SIZE;
831
832                 class = &pool->size_class[i];
833                 class->size = size;
834                 class->index = i;
835                 spin_lock_init(&class->lock);
836                 class->pages_per_zspage = get_pages_per_zspage(size);
837
838         }
839
840         pool->flags = flags;
841
842         return pool;
843 }
844 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_create_pool);
845
846 void zs_destroy_pool(struct zs_pool *pool)
847 {
848         int i;
849
850         for (i = 0; i < ZS_SIZE_CLASSES; i++) {
851                 int fg;
852                 struct size_class *class = &pool->size_class[i];
853
854                 for (fg = 0; fg < _ZS_NR_FULLNESS_GROUPS; fg++) {
855                         if (class->fullness_list[fg]) {
856                                 pr_info("Freeing non-empty class with size %db, fullness group %d\n",
857                                         class->size, fg);
858                         }
859                 }
860         }
861         kfree(pool);
862 }
863 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_destroy_pool);
864
865 /**
866  * zs_malloc - Allocate block of given size from pool.
867  * @pool: pool to allocate from
868  * @size: size of block to allocate
869  *
870  * On success, handle to the allocated object is returned,
871  * otherwise 0.
872  * Allocation requests with size > ZS_MAX_ALLOC_SIZE will fail.
873  */
874 unsigned long zs_malloc(struct zs_pool *pool, size_t size)
875 {
876         unsigned long obj;
877         struct link_free *link;
878         int class_idx;
879         struct size_class *class;
880
881         struct page *first_page, *m_page;
882         unsigned long m_objidx, m_offset;
883
884         if (unlikely(!size || size > ZS_MAX_ALLOC_SIZE))
885                 return 0;
886
887         class_idx = get_size_class_index(size);
888         class = &pool->size_class[class_idx];
889         BUG_ON(class_idx != class->index);
890
891         spin_lock(&class->lock);
892         first_page = find_get_zspage(class);
893
894         if (!first_page) {
895                 spin_unlock(&class->lock);
896                 first_page = alloc_zspage(class, pool->flags);
897                 if (unlikely(!first_page))
898                         return 0;
899
900                 set_zspage_mapping(first_page, class->index, ZS_EMPTY);
901                 spin_lock(&class->lock);
902                 class->pages_allocated += class->pages_per_zspage;
903         }
904
905         obj = (unsigned long)first_page->freelist;
906         obj_handle_to_location(obj, &m_page, &m_objidx);
907         m_offset = obj_idx_to_offset(m_page, m_objidx, class->size);
908
909         link = (struct link_free *)kmap_atomic(m_page) +
910                                         m_offset / sizeof(*link);
911         first_page->freelist = link->next;
912         memset(link, POISON_INUSE, sizeof(*link));
913         kunmap_atomic(link);
914
915         first_page->inuse++;
916         /* Now move the zspage to another fullness group, if required */
917         fix_fullness_group(pool, first_page);
918         spin_unlock(&class->lock);
919
920         return obj;
921 }
922 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_malloc);
923
924 void zs_free(struct zs_pool *pool, unsigned long obj)
925 {
926         struct link_free *link;
927         struct page *first_page, *f_page;
928         unsigned long f_objidx, f_offset;
929
930         int class_idx;
931         struct size_class *class;
932         enum fullness_group fullness;
933
934         if (unlikely(!obj))
935                 return;
936
937         obj_handle_to_location(obj, &f_page, &f_objidx);
938         first_page = get_first_page(f_page);
939
940         get_zspage_mapping(first_page, &class_idx, &fullness);
941         class = &pool->size_class[class_idx];
942         f_offset = obj_idx_to_offset(f_page, f_objidx, class->size);
943
944         spin_lock(&class->lock);
945
946         /* Insert this object in containing zspage's freelist */
947         link = (struct link_free *)((unsigned char *)kmap_atomic(f_page)
948                                                         + f_offset);
949         link->next = first_page->freelist;
950         kunmap_atomic(link);
951         first_page->freelist = (void *)obj;
952
953         first_page->inuse--;
954         fullness = fix_fullness_group(pool, first_page);
955
956         if (fullness == ZS_EMPTY)
957                 class->pages_allocated -= class->pages_per_zspage;
958
959         spin_unlock(&class->lock);
960
961         if (fullness == ZS_EMPTY)
962                 free_zspage(first_page);
963 }
964 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_free);
965
966 /**
967  * zs_map_object - get address of allocated object from handle.
968  * @pool: pool from which the object was allocated
969  * @handle: handle returned from zs_malloc
970  *
971  * Before using an object allocated from zs_malloc, it must be mapped using
972  * this function. When done with the object, it must be unmapped using
973  * zs_unmap_object.
974  *
975  * Only one object can be mapped per cpu at a time. There is no protection
976  * against nested mappings.
977  *
978  * This function returns with preemption and page faults disabled.
979  */
980 void *zs_map_object(struct zs_pool *pool, unsigned long handle,
981                         enum zs_mapmode mm)
982 {
983         struct page *page;
984         unsigned long obj_idx, off;
985
986         unsigned int class_idx;
987         enum fullness_group fg;
988         struct size_class *class;
989         struct mapping_area *area;
990         struct page *pages[2];
991
992         BUG_ON(!handle);
993
994         /*
995          * Because we use per-cpu mapping areas shared among the
996          * pools/users, we can't allow mapping in interrupt context
997          * because it can corrupt another users mappings.
998          */
999         BUG_ON(in_interrupt());
1000
1001         obj_handle_to_location(handle, &page, &obj_idx);
1002         get_zspage_mapping(get_first_page(page), &class_idx, &fg);
1003         class = &pool->size_class[class_idx];
1004         off = obj_idx_to_offset(page, obj_idx, class->size);
1005
1006         area = &get_cpu_var(zs_map_area);
1007         area->vm_mm = mm;
1008         if (off + class->size <= PAGE_SIZE) {
1009                 /* this object is contained entirely within a page */
1010                 area->vm_addr = kmap_atomic(page);
1011                 return area->vm_addr + off;
1012         }
1013
1014         /* this object spans two pages */
1015         pages[0] = page;
1016         pages[1] = get_next_page(page);
1017         BUG_ON(!pages[1]);
1018
1019         return __zs_map_object(area, pages, off, class->size);
1020 }
1021 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_map_object);
1022
1023 void zs_unmap_object(struct zs_pool *pool, unsigned long handle)
1024 {
1025         struct page *page;
1026         unsigned long obj_idx, off;
1027
1028         unsigned int class_idx;
1029         enum fullness_group fg;
1030         struct size_class *class;
1031         struct mapping_area *area;
1032
1033         BUG_ON(!handle);
1034
1035         obj_handle_to_location(handle, &page, &obj_idx);
1036         get_zspage_mapping(get_first_page(page), &class_idx, &fg);
1037         class = &pool->size_class[class_idx];
1038         off = obj_idx_to_offset(page, obj_idx, class->size);
1039
1040         area = &__get_cpu_var(zs_map_area);
1041         if (off + class->size <= PAGE_SIZE)
1042                 kunmap_atomic(area->vm_addr);
1043         else {
1044                 struct page *pages[2];
1045
1046                 pages[0] = page;
1047                 pages[1] = get_next_page(page);
1048                 BUG_ON(!pages[1]);
1049
1050                 __zs_unmap_object(area, pages, off, class->size);
1051         }
1052         put_cpu_var(zs_map_area);
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_unmap_object);
1055
1056 u64 zs_get_total_size_bytes(struct zs_pool *pool)
1057 {
1058         int i;
1059         u64 npages = 0;
1060
1061         for (i = 0; i < ZS_SIZE_CLASSES; i++)
1062                 npages += pool->size_class[i].pages_allocated;
1063
1064         return npages << PAGE_SHIFT;
1065 }
1066 EXPORT_SYMBOL_GPL(zs_get_total_size_bytes);
1067
1068 module_init(zs_init);
1069 module_exit(zs_exit);
1070
1071 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
1072 MODULE_AUTHOR("Nitin Gupta <ngupta@vflare.org>");