tree wide: use kvfree() than conditional kfree()/vfree()
[linux-drm-fsl-dcu.git] / net / ipv4 / fib_trie.c
1 /*
2  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
3  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
4  *   as published by the Free Software Foundation; either version
5  *   2 of the License, or (at your option) any later version.
6  *
7  *   Robert Olsson <robert.olsson@its.uu.se> Uppsala Universitet
8  *     & Swedish University of Agricultural Sciences.
9  *
10  *   Jens Laas <jens.laas@data.slu.se> Swedish University of
11  *     Agricultural Sciences.
12  *
13  *   Hans Liss <hans.liss@its.uu.se>  Uppsala Universitet
14  *
15  * This work is based on the LPC-trie which is originally described in:
16  *
17  * An experimental study of compression methods for dynamic tries
18  * Stefan Nilsson and Matti Tikkanen. Algorithmica, 33(1):19-33, 2002.
19  * http://www.csc.kth.se/~snilsson/software/dyntrie2/
20  *
21  *
22  * IP-address lookup using LC-tries. Stefan Nilsson and Gunnar Karlsson
23  * IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 17(6):1083-1092, June 1999
24  *
25  *
26  * Code from fib_hash has been reused which includes the following header:
27  *
28  *
29  * INET         An implementation of the TCP/IP protocol suite for the LINUX
30  *              operating system.  INET is implemented using the  BSD Socket
31  *              interface as the means of communication with the user level.
32  *
33  *              IPv4 FIB: lookup engine and maintenance routines.
34  *
35  *
36  * Authors:     Alexey Kuznetsov, <kuznet@ms2.inr.ac.ru>
37  *
38  *              This program is free software; you can redistribute it and/or
39  *              modify it under the terms of the GNU General Public License
40  *              as published by the Free Software Foundation; either version
41  *              2 of the License, or (at your option) any later version.
42  *
43  * Substantial contributions to this work comes from:
44  *
45  *              David S. Miller, <davem@davemloft.net>
46  *              Stephen Hemminger <shemminger@osdl.org>
47  *              Paul E. McKenney <paulmck@us.ibm.com>
48  *              Patrick McHardy <kaber@trash.net>
49  */
50
51 #define VERSION "0.409"
52
53 #include <asm/uaccess.h>
54 #include <linux/bitops.h>
55 #include <linux/types.h>
56 #include <linux/kernel.h>
57 #include <linux/mm.h>
58 #include <linux/string.h>
59 #include <linux/socket.h>
60 #include <linux/sockios.h>
61 #include <linux/errno.h>
62 #include <linux/in.h>
63 #include <linux/inet.h>
64 #include <linux/inetdevice.h>
65 #include <linux/netdevice.h>
66 #include <linux/if_arp.h>
67 #include <linux/proc_fs.h>
68 #include <linux/rcupdate.h>
69 #include <linux/skbuff.h>
70 #include <linux/netlink.h>
71 #include <linux/init.h>
72 #include <linux/list.h>
73 #include <linux/slab.h>
74 #include <linux/export.h>
75 #include <linux/vmalloc.h>
76 #include <net/net_namespace.h>
77 #include <net/ip.h>
78 #include <net/protocol.h>
79 #include <net/route.h>
80 #include <net/tcp.h>
81 #include <net/sock.h>
82 #include <net/ip_fib.h>
83 #include <net/switchdev.h>
84 #include <trace/events/fib.h>
85 #include "fib_lookup.h"
86
87 #define MAX_STAT_DEPTH 32
88
89 #define KEYLENGTH       (8*sizeof(t_key))
90 #define KEY_MAX         ((t_key)~0)
91
92 typedef unsigned int t_key;
93
94 #define IS_TRIE(n)      ((n)->pos >= KEYLENGTH)
95 #define IS_TNODE(n)     ((n)->bits)
96 #define IS_LEAF(n)      (!(n)->bits)
97
98 struct key_vector {
99         t_key key;
100         unsigned char pos;              /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
101         unsigned char bits;             /* 2log(KEYLENGTH) bits needed */
102         unsigned char slen;
103         union {
104                 /* This list pointer if valid if (pos | bits) == 0 (LEAF) */
105                 struct hlist_head leaf;
106                 /* This array is valid if (pos | bits) > 0 (TNODE) */
107                 struct key_vector __rcu *tnode[0];
108         };
109 };
110
111 struct tnode {
112         struct rcu_head rcu;
113         t_key empty_children;           /* KEYLENGTH bits needed */
114         t_key full_children;            /* KEYLENGTH bits needed */
115         struct key_vector __rcu *parent;
116         struct key_vector kv[1];
117 #define tn_bits kv[0].bits
118 };
119
120 #define TNODE_SIZE(n)   offsetof(struct tnode, kv[0].tnode[n])
121 #define LEAF_SIZE       TNODE_SIZE(1)
122
123 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
124 struct trie_use_stats {
125         unsigned int gets;
126         unsigned int backtrack;
127         unsigned int semantic_match_passed;
128         unsigned int semantic_match_miss;
129         unsigned int null_node_hit;
130         unsigned int resize_node_skipped;
131 };
132 #endif
133
134 struct trie_stat {
135         unsigned int totdepth;
136         unsigned int maxdepth;
137         unsigned int tnodes;
138         unsigned int leaves;
139         unsigned int nullpointers;
140         unsigned int prefixes;
141         unsigned int nodesizes[MAX_STAT_DEPTH];
142 };
143
144 struct trie {
145         struct key_vector kv[1];
146 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
147         struct trie_use_stats __percpu *stats;
148 #endif
149 };
150
151 static struct key_vector *resize(struct trie *t, struct key_vector *tn);
152 static size_t tnode_free_size;
153
154 /*
155  * synchronize_rcu after call_rcu for that many pages; it should be especially
156  * useful before resizing the root node with PREEMPT_NONE configs; the value was
157  * obtained experimentally, aiming to avoid visible slowdown.
158  */
159 static const int sync_pages = 128;
160
161 static struct kmem_cache *fn_alias_kmem __read_mostly;
162 static struct kmem_cache *trie_leaf_kmem __read_mostly;
163
164 static inline struct tnode *tn_info(struct key_vector *kv)
165 {
166         return container_of(kv, struct tnode, kv[0]);
167 }
168
169 /* caller must hold RTNL */
170 #define node_parent(tn) rtnl_dereference(tn_info(tn)->parent)
171 #define get_child(tn, i) rtnl_dereference((tn)->tnode[i])
172
173 /* caller must hold RCU read lock or RTNL */
174 #define node_parent_rcu(tn) rcu_dereference_rtnl(tn_info(tn)->parent)
175 #define get_child_rcu(tn, i) rcu_dereference_rtnl((tn)->tnode[i])
176
177 /* wrapper for rcu_assign_pointer */
178 static inline void node_set_parent(struct key_vector *n, struct key_vector *tp)
179 {
180         if (n)
181                 rcu_assign_pointer(tn_info(n)->parent, tp);
182 }
183
184 #define NODE_INIT_PARENT(n, p) RCU_INIT_POINTER(tn_info(n)->parent, p)
185
186 /* This provides us with the number of children in this node, in the case of a
187  * leaf this will return 0 meaning none of the children are accessible.
188  */
189 static inline unsigned long child_length(const struct key_vector *tn)
190 {
191         return (1ul << tn->bits) & ~(1ul);
192 }
193
194 #define get_cindex(key, kv) (((key) ^ (kv)->key) >> (kv)->pos)
195
196 static inline unsigned long get_index(t_key key, struct key_vector *kv)
197 {
198         unsigned long index = key ^ kv->key;
199
200         if ((BITS_PER_LONG <= KEYLENGTH) && (KEYLENGTH == kv->pos))
201                 return 0;
202
203         return index >> kv->pos;
204 }
205
206 /* To understand this stuff, an understanding of keys and all their bits is
207  * necessary. Every node in the trie has a key associated with it, but not
208  * all of the bits in that key are significant.
209  *
210  * Consider a node 'n' and its parent 'tp'.
211  *
212  * If n is a leaf, every bit in its key is significant. Its presence is
213  * necessitated by path compression, since during a tree traversal (when
214  * searching for a leaf - unless we are doing an insertion) we will completely
215  * ignore all skipped bits we encounter. Thus we need to verify, at the end of
216  * a potentially successful search, that we have indeed been walking the
217  * correct key path.
218  *
219  * Note that we can never "miss" the correct key in the tree if present by
220  * following the wrong path. Path compression ensures that segments of the key
221  * that are the same for all keys with a given prefix are skipped, but the
222  * skipped part *is* identical for each node in the subtrie below the skipped
223  * bit! trie_insert() in this implementation takes care of that.
224  *
225  * if n is an internal node - a 'tnode' here, the various parts of its key
226  * have many different meanings.
227  *
228  * Example:
229  * _________________________________________________________________
230  * | i | i | i | i | i | i | i | N | N | N | S | S | S | S | S | C |
231  * -----------------------------------------------------------------
232  *  31  30  29  28  27  26  25  24  23  22  21  20  19  18  17  16
233  *
234  * _________________________________________________________________
235  * | C | C | C | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u | u |
236  * -----------------------------------------------------------------
237  *  15  14  13  12  11  10   9   8   7   6   5   4   3   2   1   0
238  *
239  * tp->pos = 22
240  * tp->bits = 3
241  * n->pos = 13
242  * n->bits = 4
243  *
244  * First, let's just ignore the bits that come before the parent tp, that is
245  * the bits from (tp->pos + tp->bits) to 31. They are *known* but at this
246  * point we do not use them for anything.
247  *
248  * The bits from (tp->pos) to (tp->pos + tp->bits - 1) - "N", above - are the
249  * index into the parent's child array. That is, they will be used to find
250  * 'n' among tp's children.
251  *
252  * The bits from (n->pos + n->bits) to (tn->pos - 1) - "S" - are skipped bits
253  * for the node n.
254  *
255  * All the bits we have seen so far are significant to the node n. The rest
256  * of the bits are really not needed or indeed known in n->key.
257  *
258  * The bits from (n->pos) to (n->pos + n->bits - 1) - "C" - are the index into
259  * n's child array, and will of course be different for each child.
260  *
261  * The rest of the bits, from 0 to (n->pos + n->bits), are completely unknown
262  * at this point.
263  */
264
265 static const int halve_threshold = 25;
266 static const int inflate_threshold = 50;
267 static const int halve_threshold_root = 15;
268 static const int inflate_threshold_root = 30;
269
270 static void __alias_free_mem(struct rcu_head *head)
271 {
272         struct fib_alias *fa = container_of(head, struct fib_alias, rcu);
273         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, fa);
274 }
275
276 static inline void alias_free_mem_rcu(struct fib_alias *fa)
277 {
278         call_rcu(&fa->rcu, __alias_free_mem);
279 }
280
281 #define TNODE_KMALLOC_MAX \
282         ilog2((PAGE_SIZE - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
283 #define TNODE_VMALLOC_MAX \
284         ilog2((SIZE_MAX - TNODE_SIZE(0)) / sizeof(struct key_vector *))
285
286 static void __node_free_rcu(struct rcu_head *head)
287 {
288         struct tnode *n = container_of(head, struct tnode, rcu);
289
290         if (!n->tn_bits)
291                 kmem_cache_free(trie_leaf_kmem, n);
292         else
293                 kvfree(n);
294 }
295
296 #define node_free(n) call_rcu(&tn_info(n)->rcu, __node_free_rcu)
297
298 static struct tnode *tnode_alloc(int bits)
299 {
300         size_t size;
301
302         /* verify bits is within bounds */
303         if (bits > TNODE_VMALLOC_MAX)
304                 return NULL;
305
306         /* determine size and verify it is non-zero and didn't overflow */
307         size = TNODE_SIZE(1ul << bits);
308
309         if (size <= PAGE_SIZE)
310                 return kzalloc(size, GFP_KERNEL);
311         else
312                 return vzalloc(size);
313 }
314
315 static inline void empty_child_inc(struct key_vector *n)
316 {
317         ++tn_info(n)->empty_children ? : ++tn_info(n)->full_children;
318 }
319
320 static inline void empty_child_dec(struct key_vector *n)
321 {
322         tn_info(n)->empty_children-- ? : tn_info(n)->full_children--;
323 }
324
325 static struct key_vector *leaf_new(t_key key, struct fib_alias *fa)
326 {
327         struct key_vector *l;
328         struct tnode *kv;
329
330         kv = kmem_cache_alloc(trie_leaf_kmem, GFP_KERNEL);
331         if (!kv)
332                 return NULL;
333
334         /* initialize key vector */
335         l = kv->kv;
336         l->key = key;
337         l->pos = 0;
338         l->bits = 0;
339         l->slen = fa->fa_slen;
340
341         /* link leaf to fib alias */
342         INIT_HLIST_HEAD(&l->leaf);
343         hlist_add_head(&fa->fa_list, &l->leaf);
344
345         return l;
346 }
347
348 static struct key_vector *tnode_new(t_key key, int pos, int bits)
349 {
350         unsigned int shift = pos + bits;
351         struct key_vector *tn;
352         struct tnode *tnode;
353
354         /* verify bits and pos their msb bits clear and values are valid */
355         BUG_ON(!bits || (shift > KEYLENGTH));
356
357         tnode = tnode_alloc(bits);
358         if (!tnode)
359                 return NULL;
360
361         pr_debug("AT %p s=%zu %zu\n", tnode, TNODE_SIZE(0),
362                  sizeof(struct key_vector *) << bits);
363
364         if (bits == KEYLENGTH)
365                 tnode->full_children = 1;
366         else
367                 tnode->empty_children = 1ul << bits;
368
369         tn = tnode->kv;
370         tn->key = (shift < KEYLENGTH) ? (key >> shift) << shift : 0;
371         tn->pos = pos;
372         tn->bits = bits;
373         tn->slen = pos;
374
375         return tn;
376 }
377
378 /* Check whether a tnode 'n' is "full", i.e. it is an internal node
379  * and no bits are skipped. See discussion in dyntree paper p. 6
380  */
381 static inline int tnode_full(struct key_vector *tn, struct key_vector *n)
382 {
383         return n && ((n->pos + n->bits) == tn->pos) && IS_TNODE(n);
384 }
385
386 /* Add a child at position i overwriting the old value.
387  * Update the value of full_children and empty_children.
388  */
389 static void put_child(struct key_vector *tn, unsigned long i,
390                       struct key_vector *n)
391 {
392         struct key_vector *chi = get_child(tn, i);
393         int isfull, wasfull;
394
395         BUG_ON(i >= child_length(tn));
396
397         /* update emptyChildren, overflow into fullChildren */
398         if (!n && chi)
399                 empty_child_inc(tn);
400         if (n && !chi)
401                 empty_child_dec(tn);
402
403         /* update fullChildren */
404         wasfull = tnode_full(tn, chi);
405         isfull = tnode_full(tn, n);
406
407         if (wasfull && !isfull)
408                 tn_info(tn)->full_children--;
409         else if (!wasfull && isfull)
410                 tn_info(tn)->full_children++;
411
412         if (n && (tn->slen < n->slen))
413                 tn->slen = n->slen;
414
415         rcu_assign_pointer(tn->tnode[i], n);
416 }
417
418 static void update_children(struct key_vector *tn)
419 {
420         unsigned long i;
421
422         /* update all of the child parent pointers */
423         for (i = child_length(tn); i;) {
424                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
425
426                 if (!inode)
427                         continue;
428
429                 /* Either update the children of a tnode that
430                  * already belongs to us or update the child
431                  * to point to ourselves.
432                  */
433                 if (node_parent(inode) == tn)
434                         update_children(inode);
435                 else
436                         node_set_parent(inode, tn);
437         }
438 }
439
440 static inline void put_child_root(struct key_vector *tp, t_key key,
441                                   struct key_vector *n)
442 {
443         if (IS_TRIE(tp))
444                 rcu_assign_pointer(tp->tnode[0], n);
445         else
446                 put_child(tp, get_index(key, tp), n);
447 }
448
449 static inline void tnode_free_init(struct key_vector *tn)
450 {
451         tn_info(tn)->rcu.next = NULL;
452 }
453
454 static inline void tnode_free_append(struct key_vector *tn,
455                                      struct key_vector *n)
456 {
457         tn_info(n)->rcu.next = tn_info(tn)->rcu.next;
458         tn_info(tn)->rcu.next = &tn_info(n)->rcu;
459 }
460
461 static void tnode_free(struct key_vector *tn)
462 {
463         struct callback_head *head = &tn_info(tn)->rcu;
464
465         while (head) {
466                 head = head->next;
467                 tnode_free_size += TNODE_SIZE(1ul << tn->bits);
468                 node_free(tn);
469
470                 tn = container_of(head, struct tnode, rcu)->kv;
471         }
472
473         if (tnode_free_size >= PAGE_SIZE * sync_pages) {
474                 tnode_free_size = 0;
475                 synchronize_rcu();
476         }
477 }
478
479 static struct key_vector *replace(struct trie *t,
480                                   struct key_vector *oldtnode,
481                                   struct key_vector *tn)
482 {
483         struct key_vector *tp = node_parent(oldtnode);
484         unsigned long i;
485
486         /* setup the parent pointer out of and back into this node */
487         NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
488         put_child_root(tp, tn->key, tn);
489
490         /* update all of the child parent pointers */
491         update_children(tn);
492
493         /* all pointers should be clean so we are done */
494         tnode_free(oldtnode);
495
496         /* resize children now that oldtnode is freed */
497         for (i = child_length(tn); i;) {
498                 struct key_vector *inode = get_child(tn, --i);
499
500                 /* resize child node */
501                 if (tnode_full(tn, inode))
502                         tn = resize(t, inode);
503         }
504
505         return tp;
506 }
507
508 static struct key_vector *inflate(struct trie *t,
509                                   struct key_vector *oldtnode)
510 {
511         struct key_vector *tn;
512         unsigned long i;
513         t_key m;
514
515         pr_debug("In inflate\n");
516
517         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos - 1, oldtnode->bits + 1);
518         if (!tn)
519                 goto notnode;
520
521         /* prepare oldtnode to be freed */
522         tnode_free_init(oldtnode);
523
524         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
525          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
526          * point to existing tnodes and the links between our allocated
527          * nodes.
528          */
529         for (i = child_length(oldtnode), m = 1u << tn->pos; i;) {
530                 struct key_vector *inode = get_child(oldtnode, --i);
531                 struct key_vector *node0, *node1;
532                 unsigned long j, k;
533
534                 /* An empty child */
535                 if (!inode)
536                         continue;
537
538                 /* A leaf or an internal node with skipped bits */
539                 if (!tnode_full(oldtnode, inode)) {
540                         put_child(tn, get_index(inode->key, tn), inode);
541                         continue;
542                 }
543
544                 /* drop the node in the old tnode free list */
545                 tnode_free_append(oldtnode, inode);
546
547                 /* An internal node with two children */
548                 if (inode->bits == 1) {
549                         put_child(tn, 2 * i + 1, get_child(inode, 1));
550                         put_child(tn, 2 * i, get_child(inode, 0));
551                         continue;
552                 }
553
554                 /* We will replace this node 'inode' with two new
555                  * ones, 'node0' and 'node1', each with half of the
556                  * original children. The two new nodes will have
557                  * a position one bit further down the key and this
558                  * means that the "significant" part of their keys
559                  * (see the discussion near the top of this file)
560                  * will differ by one bit, which will be "0" in
561                  * node0's key and "1" in node1's key. Since we are
562                  * moving the key position by one step, the bit that
563                  * we are moving away from - the bit at position
564                  * (tn->pos) - is the one that will differ between
565                  * node0 and node1. So... we synthesize that bit in the
566                  * two new keys.
567                  */
568                 node1 = tnode_new(inode->key | m, inode->pos, inode->bits - 1);
569                 if (!node1)
570                         goto nomem;
571                 node0 = tnode_new(inode->key, inode->pos, inode->bits - 1);
572
573                 tnode_free_append(tn, node1);
574                 if (!node0)
575                         goto nomem;
576                 tnode_free_append(tn, node0);
577
578                 /* populate child pointers in new nodes */
579                 for (k = child_length(inode), j = k / 2; j;) {
580                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
581                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
582                         put_child(node1, --j, get_child(inode, --k));
583                         put_child(node0, j, get_child(inode, j));
584                 }
585
586                 /* link new nodes to parent */
587                 NODE_INIT_PARENT(node1, tn);
588                 NODE_INIT_PARENT(node0, tn);
589
590                 /* link parent to nodes */
591                 put_child(tn, 2 * i + 1, node1);
592                 put_child(tn, 2 * i, node0);
593         }
594
595         /* setup the parent pointers into and out of this node */
596         return replace(t, oldtnode, tn);
597 nomem:
598         /* all pointers should be clean so we are done */
599         tnode_free(tn);
600 notnode:
601         return NULL;
602 }
603
604 static struct key_vector *halve(struct trie *t,
605                                 struct key_vector *oldtnode)
606 {
607         struct key_vector *tn;
608         unsigned long i;
609
610         pr_debug("In halve\n");
611
612         tn = tnode_new(oldtnode->key, oldtnode->pos + 1, oldtnode->bits - 1);
613         if (!tn)
614                 goto notnode;
615
616         /* prepare oldtnode to be freed */
617         tnode_free_init(oldtnode);
618
619         /* Assemble all of the pointers in our cluster, in this case that
620          * represents all of the pointers out of our allocated nodes that
621          * point to existing tnodes and the links between our allocated
622          * nodes.
623          */
624         for (i = child_length(oldtnode); i;) {
625                 struct key_vector *node1 = get_child(oldtnode, --i);
626                 struct key_vector *node0 = get_child(oldtnode, --i);
627                 struct key_vector *inode;
628
629                 /* At least one of the children is empty */
630                 if (!node1 || !node0) {
631                         put_child(tn, i / 2, node1 ? : node0);
632                         continue;
633                 }
634
635                 /* Two nonempty children */
636                 inode = tnode_new(node0->key, oldtnode->pos, 1);
637                 if (!inode)
638                         goto nomem;
639                 tnode_free_append(tn, inode);
640
641                 /* initialize pointers out of node */
642                 put_child(inode, 1, node1);
643                 put_child(inode, 0, node0);
644                 NODE_INIT_PARENT(inode, tn);
645
646                 /* link parent to node */
647                 put_child(tn, i / 2, inode);
648         }
649
650         /* setup the parent pointers into and out of this node */
651         return replace(t, oldtnode, tn);
652 nomem:
653         /* all pointers should be clean so we are done */
654         tnode_free(tn);
655 notnode:
656         return NULL;
657 }
658
659 static struct key_vector *collapse(struct trie *t,
660                                    struct key_vector *oldtnode)
661 {
662         struct key_vector *n, *tp;
663         unsigned long i;
664
665         /* scan the tnode looking for that one child that might still exist */
666         for (n = NULL, i = child_length(oldtnode); !n && i;)
667                 n = get_child(oldtnode, --i);
668
669         /* compress one level */
670         tp = node_parent(oldtnode);
671         put_child_root(tp, oldtnode->key, n);
672         node_set_parent(n, tp);
673
674         /* drop dead node */
675         node_free(oldtnode);
676
677         return tp;
678 }
679
680 static unsigned char update_suffix(struct key_vector *tn)
681 {
682         unsigned char slen = tn->pos;
683         unsigned long stride, i;
684
685         /* search though the list of children looking for nodes that might
686          * have a suffix greater than the one we currently have.  This is
687          * why we start with a stride of 2 since a stride of 1 would
688          * represent the nodes with suffix length equal to tn->pos
689          */
690         for (i = 0, stride = 0x2ul ; i < child_length(tn); i += stride) {
691                 struct key_vector *n = get_child(tn, i);
692
693                 if (!n || (n->slen <= slen))
694                         continue;
695
696                 /* update stride and slen based on new value */
697                 stride <<= (n->slen - slen);
698                 slen = n->slen;
699                 i &= ~(stride - 1);
700
701                 /* if slen covers all but the last bit we can stop here
702                  * there will be nothing longer than that since only node
703                  * 0 and 1 << (bits - 1) could have that as their suffix
704                  * length.
705                  */
706                 if ((slen + 1) >= (tn->pos + tn->bits))
707                         break;
708         }
709
710         tn->slen = slen;
711
712         return slen;
713 }
714
715 /* From "Implementing a dynamic compressed trie" by Stefan Nilsson of
716  * the Helsinki University of Technology and Matti Tikkanen of Nokia
717  * Telecommunications, page 6:
718  * "A node is doubled if the ratio of non-empty children to all
719  * children in the *doubled* node is at least 'high'."
720  *
721  * 'high' in this instance is the variable 'inflate_threshold'. It
722  * is expressed as a percentage, so we multiply it with
723  * child_length() and instead of multiplying by 2 (since the
724  * child array will be doubled by inflate()) and multiplying
725  * the left-hand side by 100 (to handle the percentage thing) we
726  * multiply the left-hand side by 50.
727  *
728  * The left-hand side may look a bit weird: child_length(tn)
729  * - tn->empty_children is of course the number of non-null children
730  * in the current node. tn->full_children is the number of "full"
731  * children, that is non-null tnodes with a skip value of 0.
732  * All of those will be doubled in the resulting inflated tnode, so
733  * we just count them one extra time here.
734  *
735  * A clearer way to write this would be:
736  *
737  * to_be_doubled = tn->full_children;
738  * not_to_be_doubled = child_length(tn) - tn->empty_children -
739  *     tn->full_children;
740  *
741  * new_child_length = child_length(tn) * 2;
742  *
743  * new_fill_factor = 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) /
744  *      new_child_length;
745  * if (new_fill_factor >= inflate_threshold)
746  *
747  * ...and so on, tho it would mess up the while () loop.
748  *
749  * anyway,
750  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) / new_child_length >=
751  *      inflate_threshold
752  *
753  * avoid a division:
754  * 100 * (not_to_be_doubled + 2*to_be_doubled) >=
755  *      inflate_threshold * new_child_length
756  *
757  * expand not_to_be_doubled and to_be_doubled, and shorten:
758  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
759  *    tn->full_children) >= inflate_threshold * new_child_length
760  *
761  * expand new_child_length:
762  * 100 * (child_length(tn) - tn->empty_children +
763  *    tn->full_children) >=
764  *      inflate_threshold * child_length(tn) * 2
765  *
766  * shorten again:
767  * 50 * (tn->full_children + child_length(tn) -
768  *    tn->empty_children) >= inflate_threshold *
769  *    child_length(tn)
770  *
771  */
772 static inline bool should_inflate(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
773 {
774         unsigned long used = child_length(tn);
775         unsigned long threshold = used;
776
777         /* Keep root node larger */
778         threshold *= IS_TRIE(tp) ? inflate_threshold_root : inflate_threshold;
779         used -= tn_info(tn)->empty_children;
780         used += tn_info(tn)->full_children;
781
782         /* if bits == KEYLENGTH then pos = 0, and will fail below */
783
784         return (used > 1) && tn->pos && ((50 * used) >= threshold);
785 }
786
787 static inline bool should_halve(struct key_vector *tp, struct key_vector *tn)
788 {
789         unsigned long used = child_length(tn);
790         unsigned long threshold = used;
791
792         /* Keep root node larger */
793         threshold *= IS_TRIE(tp) ? halve_threshold_root : halve_threshold;
794         used -= tn_info(tn)->empty_children;
795
796         /* if bits == KEYLENGTH then used = 100% on wrap, and will fail below */
797
798         return (used > 1) && (tn->bits > 1) && ((100 * used) < threshold);
799 }
800
801 static inline bool should_collapse(struct key_vector *tn)
802 {
803         unsigned long used = child_length(tn);
804
805         used -= tn_info(tn)->empty_children;
806
807         /* account for bits == KEYLENGTH case */
808         if ((tn->bits == KEYLENGTH) && tn_info(tn)->full_children)
809                 used -= KEY_MAX;
810
811         /* One child or none, time to drop us from the trie */
812         return used < 2;
813 }
814
815 #define MAX_WORK 10
816 static struct key_vector *resize(struct trie *t, struct key_vector *tn)
817 {
818 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
819         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
820 #endif
821         struct key_vector *tp = node_parent(tn);
822         unsigned long cindex = get_index(tn->key, tp);
823         int max_work = MAX_WORK;
824
825         pr_debug("In tnode_resize %p inflate_threshold=%d threshold=%d\n",
826                  tn, inflate_threshold, halve_threshold);
827
828         /* track the tnode via the pointer from the parent instead of
829          * doing it ourselves.  This way we can let RCU fully do its
830          * thing without us interfering
831          */
832         BUG_ON(tn != get_child(tp, cindex));
833
834         /* Double as long as the resulting node has a number of
835          * nonempty nodes that are above the threshold.
836          */
837         while (should_inflate(tp, tn) && max_work) {
838                 tp = inflate(t, tn);
839                 if (!tp) {
840 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
841                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
842 #endif
843                         break;
844                 }
845
846                 max_work--;
847                 tn = get_child(tp, cindex);
848         }
849
850         /* update parent in case inflate failed */
851         tp = node_parent(tn);
852
853         /* Return if at least one inflate is run */
854         if (max_work != MAX_WORK)
855                 return tp;
856
857         /* Halve as long as the number of empty children in this
858          * node is above threshold.
859          */
860         while (should_halve(tp, tn) && max_work) {
861                 tp = halve(t, tn);
862                 if (!tp) {
863 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
864                         this_cpu_inc(stats->resize_node_skipped);
865 #endif
866                         break;
867                 }
868
869                 max_work--;
870                 tn = get_child(tp, cindex);
871         }
872
873         /* Only one child remains */
874         if (should_collapse(tn))
875                 return collapse(t, tn);
876
877         /* update parent in case halve failed */
878         tp = node_parent(tn);
879
880         /* Return if at least one deflate was run */
881         if (max_work != MAX_WORK)
882                 return tp;
883
884         /* push the suffix length to the parent node */
885         if (tn->slen > tn->pos) {
886                 unsigned char slen = update_suffix(tn);
887
888                 if (slen > tp->slen)
889                         tp->slen = slen;
890         }
891
892         return tp;
893 }
894
895 static void leaf_pull_suffix(struct key_vector *tp, struct key_vector *l)
896 {
897         while ((tp->slen > tp->pos) && (tp->slen > l->slen)) {
898                 if (update_suffix(tp) > l->slen)
899                         break;
900                 tp = node_parent(tp);
901         }
902 }
903
904 static void leaf_push_suffix(struct key_vector *tn, struct key_vector *l)
905 {
906         /* if this is a new leaf then tn will be NULL and we can sort
907          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
908          */
909         while (tn->slen < l->slen) {
910                 tn->slen = l->slen;
911                 tn = node_parent(tn);
912         }
913 }
914
915 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
916 static struct key_vector *fib_find_node(struct trie *t,
917                                         struct key_vector **tp, u32 key)
918 {
919         struct key_vector *pn, *n = t->kv;
920         unsigned long index = 0;
921
922         do {
923                 pn = n;
924                 n = get_child_rcu(n, index);
925
926                 if (!n)
927                         break;
928
929                 index = get_cindex(key, n);
930
931                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
932                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
933                  * prefix plus zeros for the bits in the cindex. The index
934                  * is the difference between the key and this value.  From
935                  * this we can actually derive several pieces of data.
936                  *   if (index >= (1ul << bits))
937                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
938                  *   else
939                  *     we know the value is cindex
940                  *
941                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
942                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
943                  * long is greater than 32 bits.
944                  */
945                 if (index >= (1ul << n->bits)) {
946                         n = NULL;
947                         break;
948                 }
949
950                 /* keep searching until we find a perfect match leaf or NULL */
951         } while (IS_TNODE(n));
952
953         *tp = pn;
954
955         return n;
956 }
957
958 /* Return the first fib alias matching TOS with
959  * priority less than or equal to PRIO.
960  */
961 static struct fib_alias *fib_find_alias(struct hlist_head *fah, u8 slen,
962                                         u8 tos, u32 prio, u32 tb_id)
963 {
964         struct fib_alias *fa;
965
966         if (!fah)
967                 return NULL;
968
969         hlist_for_each_entry(fa, fah, fa_list) {
970                 if (fa->fa_slen < slen)
971                         continue;
972                 if (fa->fa_slen != slen)
973                         break;
974                 if (fa->tb_id > tb_id)
975                         continue;
976                 if (fa->tb_id != tb_id)
977                         break;
978                 if (fa->fa_tos > tos)
979                         continue;
980                 if (fa->fa_info->fib_priority >= prio || fa->fa_tos < tos)
981                         return fa;
982         }
983
984         return NULL;
985 }
986
987 static void trie_rebalance(struct trie *t, struct key_vector *tn)
988 {
989         while (!IS_TRIE(tn))
990                 tn = resize(t, tn);
991 }
992
993 static int fib_insert_node(struct trie *t, struct key_vector *tp,
994                            struct fib_alias *new, t_key key)
995 {
996         struct key_vector *n, *l;
997
998         l = leaf_new(key, new);
999         if (!l)
1000                 goto noleaf;
1001
1002         /* retrieve child from parent node */
1003         n = get_child(tp, get_index(key, tp));
1004
1005         /* Case 2: n is a LEAF or a TNODE and the key doesn't match.
1006          *
1007          *  Add a new tnode here
1008          *  first tnode need some special handling
1009          *  leaves us in position for handling as case 3
1010          */
1011         if (n) {
1012                 struct key_vector *tn;
1013
1014                 tn = tnode_new(key, __fls(key ^ n->key), 1);
1015                 if (!tn)
1016                         goto notnode;
1017
1018                 /* initialize routes out of node */
1019                 NODE_INIT_PARENT(tn, tp);
1020                 put_child(tn, get_index(key, tn) ^ 1, n);
1021
1022                 /* start adding routes into the node */
1023                 put_child_root(tp, key, tn);
1024                 node_set_parent(n, tn);
1025
1026                 /* parent now has a NULL spot where the leaf can go */
1027                 tp = tn;
1028         }
1029
1030         /* Case 3: n is NULL, and will just insert a new leaf */
1031         NODE_INIT_PARENT(l, tp);
1032         put_child_root(tp, key, l);
1033         trie_rebalance(t, tp);
1034
1035         return 0;
1036 notnode:
1037         node_free(l);
1038 noleaf:
1039         return -ENOMEM;
1040 }
1041
1042 static int fib_insert_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1043                             struct key_vector *l, struct fib_alias *new,
1044                             struct fib_alias *fa, t_key key)
1045 {
1046         if (!l)
1047                 return fib_insert_node(t, tp, new, key);
1048
1049         if (fa) {
1050                 hlist_add_before_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1051         } else {
1052                 struct fib_alias *last;
1053
1054                 hlist_for_each_entry(last, &l->leaf, fa_list) {
1055                         if (new->fa_slen < last->fa_slen)
1056                                 break;
1057                         if ((new->fa_slen == last->fa_slen) &&
1058                             (new->tb_id > last->tb_id))
1059                                 break;
1060                         fa = last;
1061                 }
1062
1063                 if (fa)
1064                         hlist_add_behind_rcu(&new->fa_list, &fa->fa_list);
1065                 else
1066                         hlist_add_head_rcu(&new->fa_list, &l->leaf);
1067         }
1068
1069         /* if we added to the tail node then we need to update slen */
1070         if (l->slen < new->fa_slen) {
1071                 l->slen = new->fa_slen;
1072                 leaf_push_suffix(tp, l);
1073         }
1074
1075         return 0;
1076 }
1077
1078 /* Caller must hold RTNL. */
1079 int fib_table_insert(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1080 {
1081         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1082         struct fib_alias *fa, *new_fa;
1083         struct key_vector *l, *tp;
1084         unsigned int nlflags = 0;
1085         struct fib_info *fi;
1086         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1087         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1088         u8 tos = cfg->fc_tos;
1089         u32 key;
1090         int err;
1091
1092         if (plen > KEYLENGTH)
1093                 return -EINVAL;
1094
1095         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1096
1097         pr_debug("Insert table=%u %08x/%d\n", tb->tb_id, key, plen);
1098
1099         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1100                 return -EINVAL;
1101
1102         fi = fib_create_info(cfg);
1103         if (IS_ERR(fi)) {
1104                 err = PTR_ERR(fi);
1105                 goto err;
1106         }
1107
1108         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1109         fa = l ? fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, fi->fib_priority,
1110                                 tb->tb_id) : NULL;
1111
1112         /* Now fa, if non-NULL, points to the first fib alias
1113          * with the same keys [prefix,tos,priority], if such key already
1114          * exists or to the node before which we will insert new one.
1115          *
1116          * If fa is NULL, we will need to allocate a new one and
1117          * insert to the tail of the section matching the suffix length
1118          * of the new alias.
1119          */
1120
1121         if (fa && fa->fa_tos == tos &&
1122             fa->fa_info->fib_priority == fi->fib_priority) {
1123                 struct fib_alias *fa_first, *fa_match;
1124
1125                 err = -EEXIST;
1126                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_EXCL)
1127                         goto out;
1128
1129                 /* We have 2 goals:
1130                  * 1. Find exact match for type, scope, fib_info to avoid
1131                  * duplicate routes
1132                  * 2. Find next 'fa' (or head), NLM_F_APPEND inserts before it
1133                  */
1134                 fa_match = NULL;
1135                 fa_first = fa;
1136                 hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1137                         if ((fa->fa_slen != slen) ||
1138                             (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1139                             (fa->fa_tos != tos))
1140                                 break;
1141                         if (fa->fa_info->fib_priority != fi->fib_priority)
1142                                 break;
1143                         if (fa->fa_type == cfg->fc_type &&
1144                             fa->fa_info == fi) {
1145                                 fa_match = fa;
1146                                 break;
1147                         }
1148                 }
1149
1150                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_REPLACE) {
1151                         struct fib_info *fi_drop;
1152                         u8 state;
1153
1154                         fa = fa_first;
1155                         if (fa_match) {
1156                                 if (fa == fa_match)
1157                                         err = 0;
1158                                 goto out;
1159                         }
1160                         err = -ENOBUFS;
1161                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1162                         if (!new_fa)
1163                                 goto out;
1164
1165                         fi_drop = fa->fa_info;
1166                         new_fa->fa_tos = fa->fa_tos;
1167                         new_fa->fa_info = fi;
1168                         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1169                         state = fa->fa_state;
1170                         new_fa->fa_state = state & ~FA_S_ACCESSED;
1171                         new_fa->fa_slen = fa->fa_slen;
1172                         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1173                         new_fa->fa_default = -1;
1174
1175                         err = switchdev_fib_ipv4_add(key, plen, fi,
1176                                                      new_fa->fa_tos,
1177                                                      cfg->fc_type,
1178                                                      cfg->fc_nlflags,
1179                                                      tb->tb_id);
1180                         if (err) {
1181                                 switchdev_fib_ipv4_abort(fi);
1182                                 kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1183                                 goto out;
1184                         }
1185
1186                         hlist_replace_rcu(&fa->fa_list, &new_fa->fa_list);
1187
1188                         alias_free_mem_rcu(fa);
1189
1190                         fib_release_info(fi_drop);
1191                         if (state & FA_S_ACCESSED)
1192                                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1193                         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen,
1194                                 tb->tb_id, &cfg->fc_nlinfo, NLM_F_REPLACE);
1195
1196                         goto succeeded;
1197                 }
1198                 /* Error if we find a perfect match which
1199                  * uses the same scope, type, and nexthop
1200                  * information.
1201                  */
1202                 if (fa_match)
1203                         goto out;
1204
1205                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_APPEND)
1206                         nlflags = NLM_F_APPEND;
1207                 else
1208                         fa = fa_first;
1209         }
1210         err = -ENOENT;
1211         if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_CREATE))
1212                 goto out;
1213
1214         err = -ENOBUFS;
1215         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1216         if (!new_fa)
1217                 goto out;
1218
1219         new_fa->fa_info = fi;
1220         new_fa->fa_tos = tos;
1221         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1222         new_fa->fa_state = 0;
1223         new_fa->fa_slen = slen;
1224         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1225         new_fa->fa_default = -1;
1226
1227         /* (Optionally) offload fib entry to switch hardware. */
1228         err = switchdev_fib_ipv4_add(key, plen, fi, tos, cfg->fc_type,
1229                                      cfg->fc_nlflags, tb->tb_id);
1230         if (err) {
1231                 switchdev_fib_ipv4_abort(fi);
1232                 goto out_free_new_fa;
1233         }
1234
1235         /* Insert new entry to the list. */
1236         err = fib_insert_alias(t, tp, l, new_fa, fa, key);
1237         if (err)
1238                 goto out_sw_fib_del;
1239
1240         if (!plen)
1241                 tb->tb_num_default++;
1242
1243         rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1244         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen, new_fa->tb_id,
1245                   &cfg->fc_nlinfo, nlflags);
1246 succeeded:
1247         return 0;
1248
1249 out_sw_fib_del:
1250         switchdev_fib_ipv4_del(key, plen, fi, tos, cfg->fc_type, tb->tb_id);
1251 out_free_new_fa:
1252         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1253 out:
1254         fib_release_info(fi);
1255 err:
1256         return err;
1257 }
1258
1259 static inline t_key prefix_mismatch(t_key key, struct key_vector *n)
1260 {
1261         t_key prefix = n->key;
1262
1263         return (key ^ prefix) & (prefix | -prefix);
1264 }
1265
1266 /* should be called with rcu_read_lock */
1267 int fib_table_lookup(struct fib_table *tb, const struct flowi4 *flp,
1268                      struct fib_result *res, int fib_flags)
1269 {
1270         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1271 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1272         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
1273 #endif
1274         const t_key key = ntohl(flp->daddr);
1275         struct key_vector *n, *pn;
1276         struct fib_alias *fa;
1277         unsigned long index;
1278         t_key cindex;
1279
1280         trace_fib_table_lookup(tb->tb_id, flp);
1281
1282         pn = t->kv;
1283         cindex = 0;
1284
1285         n = get_child_rcu(pn, cindex);
1286         if (!n)
1287                 return -EAGAIN;
1288
1289 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1290         this_cpu_inc(stats->gets);
1291 #endif
1292
1293         /* Step 1: Travel to the longest prefix match in the trie */
1294         for (;;) {
1295                 index = get_cindex(key, n);
1296
1297                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
1298                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
1299                  * prefix plus zeros for the "bits" in the prefix. The index
1300                  * is the difference between the key and this value.  From
1301                  * this we can actually derive several pieces of data.
1302                  *   if (index >= (1ul << bits))
1303                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
1304                  *   else
1305                  *     we know the value is cindex
1306                  *
1307                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
1308                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
1309                  * long is greater than 32 bits.
1310                  */
1311                 if (index >= (1ul << n->bits))
1312                         break;
1313
1314                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
1315                 if (IS_LEAF(n))
1316                         goto found;
1317
1318                 /* only record pn and cindex if we are going to be chopping
1319                  * bits later.  Otherwise we are just wasting cycles.
1320                  */
1321                 if (n->slen > n->pos) {
1322                         pn = n;
1323                         cindex = index;
1324                 }
1325
1326                 n = get_child_rcu(n, index);
1327                 if (unlikely(!n))
1328                         goto backtrace;
1329         }
1330
1331         /* Step 2: Sort out leaves and begin backtracing for longest prefix */
1332         for (;;) {
1333                 /* record the pointer where our next node pointer is stored */
1334                 struct key_vector __rcu **cptr = n->tnode;
1335
1336                 /* This test verifies that none of the bits that differ
1337                  * between the key and the prefix exist in the region of
1338                  * the lsb and higher in the prefix.
1339                  */
1340                 if (unlikely(prefix_mismatch(key, n)) || (n->slen == n->pos))
1341                         goto backtrace;
1342
1343                 /* exit out and process leaf */
1344                 if (unlikely(IS_LEAF(n)))
1345                         break;
1346
1347                 /* Don't bother recording parent info.  Since we are in
1348                  * prefix match mode we will have to come back to wherever
1349                  * we started this traversal anyway
1350                  */
1351
1352                 while ((n = rcu_dereference(*cptr)) == NULL) {
1353 backtrace:
1354 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1355                         if (!n)
1356                                 this_cpu_inc(stats->null_node_hit);
1357 #endif
1358                         /* If we are at cindex 0 there are no more bits for
1359                          * us to strip at this level so we must ascend back
1360                          * up one level to see if there are any more bits to
1361                          * be stripped there.
1362                          */
1363                         while (!cindex) {
1364                                 t_key pkey = pn->key;
1365
1366                                 /* If we don't have a parent then there is
1367                                  * nothing for us to do as we do not have any
1368                                  * further nodes to parse.
1369                                  */
1370                                 if (IS_TRIE(pn))
1371                                         return -EAGAIN;
1372 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1373                                 this_cpu_inc(stats->backtrack);
1374 #endif
1375                                 /* Get Child's index */
1376                                 pn = node_parent_rcu(pn);
1377                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1378                         }
1379
1380                         /* strip the least significant bit from the cindex */
1381                         cindex &= cindex - 1;
1382
1383                         /* grab pointer for next child node */
1384                         cptr = &pn->tnode[cindex];
1385                 }
1386         }
1387
1388 found:
1389         /* this line carries forward the xor from earlier in the function */
1390         index = key ^ n->key;
1391
1392         /* Step 3: Process the leaf, if that fails fall back to backtracing */
1393         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
1394                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1395                 int nhsel, err;
1396
1397                 if ((index >= (1ul << fa->fa_slen)) &&
1398                     ((BITS_PER_LONG > KEYLENGTH) || (fa->fa_slen != KEYLENGTH)))
1399                         continue;
1400                 if (fa->fa_tos && fa->fa_tos != flp->flowi4_tos)
1401                         continue;
1402                 if (fi->fib_dead)
1403                         continue;
1404                 if (fa->fa_info->fib_scope < flp->flowi4_scope)
1405                         continue;
1406                 fib_alias_accessed(fa);
1407                 err = fib_props[fa->fa_type].error;
1408                 if (unlikely(err < 0)) {
1409 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1410                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1411 #endif
1412                         return err;
1413                 }
1414                 if (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)
1415                         continue;
1416                 for (nhsel = 0; nhsel < fi->fib_nhs; nhsel++) {
1417                         const struct fib_nh *nh = &fi->fib_nh[nhsel];
1418                         struct in_device *in_dev = __in_dev_get_rcu(nh->nh_dev);
1419
1420                         if (nh->nh_flags & RTNH_F_DEAD)
1421                                 continue;
1422                         if (in_dev &&
1423                             IN_DEV_IGNORE_ROUTES_WITH_LINKDOWN(in_dev) &&
1424                             nh->nh_flags & RTNH_F_LINKDOWN &&
1425                             !(fib_flags & FIB_LOOKUP_IGNORE_LINKSTATE))
1426                                 continue;
1427                         if (!(flp->flowi4_flags & FLOWI_FLAG_SKIP_NH_OIF)) {
1428                                 if (flp->flowi4_oif &&
1429                                     flp->flowi4_oif != nh->nh_oif)
1430                                         continue;
1431                         }
1432
1433                         if (!(fib_flags & FIB_LOOKUP_NOREF))
1434                                 atomic_inc(&fi->fib_clntref);
1435
1436                         res->prefixlen = KEYLENGTH - fa->fa_slen;
1437                         res->nh_sel = nhsel;
1438                         res->type = fa->fa_type;
1439                         res->scope = fi->fib_scope;
1440                         res->fi = fi;
1441                         res->table = tb;
1442                         res->fa_head = &n->leaf;
1443 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1444                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1445 #endif
1446                         trace_fib_table_lookup_nh(nh);
1447
1448                         return err;
1449                 }
1450         }
1451 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1452         this_cpu_inc(stats->semantic_match_miss);
1453 #endif
1454         goto backtrace;
1455 }
1456 EXPORT_SYMBOL_GPL(fib_table_lookup);
1457
1458 static void fib_remove_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1459                              struct key_vector *l, struct fib_alias *old)
1460 {
1461         /* record the location of the previous list_info entry */
1462         struct hlist_node **pprev = old->fa_list.pprev;
1463         struct fib_alias *fa = hlist_entry(pprev, typeof(*fa), fa_list.next);
1464
1465         /* remove the fib_alias from the list */
1466         hlist_del_rcu(&old->fa_list);
1467
1468         /* if we emptied the list this leaf will be freed and we can sort
1469          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
1470          */
1471         if (hlist_empty(&l->leaf)) {
1472                 put_child_root(tp, l->key, NULL);
1473                 node_free(l);
1474                 trie_rebalance(t, tp);
1475                 return;
1476         }
1477
1478         /* only access fa if it is pointing at the last valid hlist_node */
1479         if (*pprev)
1480                 return;
1481
1482         /* update the trie with the latest suffix length */
1483         l->slen = fa->fa_slen;
1484         leaf_pull_suffix(tp, l);
1485 }
1486
1487 /* Caller must hold RTNL. */
1488 int fib_table_delete(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1489 {
1490         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1491         struct fib_alias *fa, *fa_to_delete;
1492         struct key_vector *l, *tp;
1493         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1494         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1495         u8 tos = cfg->fc_tos;
1496         u32 key;
1497
1498         if (plen > KEYLENGTH)
1499                 return -EINVAL;
1500
1501         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1502
1503         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1504                 return -EINVAL;
1505
1506         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1507         if (!l)
1508                 return -ESRCH;
1509
1510         fa = fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, 0, tb->tb_id);
1511         if (!fa)
1512                 return -ESRCH;
1513
1514         pr_debug("Deleting %08x/%d tos=%d t=%p\n", key, plen, tos, t);
1515
1516         fa_to_delete = NULL;
1517         hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1518                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1519
1520                 if ((fa->fa_slen != slen) ||
1521                     (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1522                     (fa->fa_tos != tos))
1523                         break;
1524
1525                 if ((!cfg->fc_type || fa->fa_type == cfg->fc_type) &&
1526                     (cfg->fc_scope == RT_SCOPE_NOWHERE ||
1527                      fa->fa_info->fib_scope == cfg->fc_scope) &&
1528                     (!cfg->fc_prefsrc ||
1529                      fi->fib_prefsrc == cfg->fc_prefsrc) &&
1530                     (!cfg->fc_protocol ||
1531                      fi->fib_protocol == cfg->fc_protocol) &&
1532                     fib_nh_match(cfg, fi) == 0) {
1533                         fa_to_delete = fa;
1534                         break;
1535                 }
1536         }
1537
1538         if (!fa_to_delete)
1539                 return -ESRCH;
1540
1541         switchdev_fib_ipv4_del(key, plen, fa_to_delete->fa_info, tos,
1542                                cfg->fc_type, tb->tb_id);
1543
1544         rtmsg_fib(RTM_DELROUTE, htonl(key), fa_to_delete, plen, tb->tb_id,
1545                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1546
1547         if (!plen)
1548                 tb->tb_num_default--;
1549
1550         fib_remove_alias(t, tp, l, fa_to_delete);
1551
1552         if (fa_to_delete->fa_state & FA_S_ACCESSED)
1553                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1554
1555         fib_release_info(fa_to_delete->fa_info);
1556         alias_free_mem_rcu(fa_to_delete);
1557         return 0;
1558 }
1559
1560 /* Scan for the next leaf starting at the provided key value */
1561 static struct key_vector *leaf_walk_rcu(struct key_vector **tn, t_key key)
1562 {
1563         struct key_vector *pn, *n = *tn;
1564         unsigned long cindex;
1565
1566         /* this loop is meant to try and find the key in the trie */
1567         do {
1568                 /* record parent and next child index */
1569                 pn = n;
1570                 cindex = (key > pn->key) ? get_index(key, pn) : 0;
1571
1572                 if (cindex >> pn->bits)
1573                         break;
1574
1575                 /* descend into the next child */
1576                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1577                 if (!n)
1578                         break;
1579
1580                 /* guarantee forward progress on the keys */
1581                 if (IS_LEAF(n) && (n->key >= key))
1582                         goto found;
1583         } while (IS_TNODE(n));
1584
1585         /* this loop will search for the next leaf with a greater key */
1586         while (!IS_TRIE(pn)) {
1587                 /* if we exhausted the parent node we will need to climb */
1588                 if (cindex >= (1ul << pn->bits)) {
1589                         t_key pkey = pn->key;
1590
1591                         pn = node_parent_rcu(pn);
1592                         cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
1593                         continue;
1594                 }
1595
1596                 /* grab the next available node */
1597                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1598                 if (!n)
1599                         continue;
1600
1601                 /* no need to compare keys since we bumped the index */
1602                 if (IS_LEAF(n))
1603                         goto found;
1604
1605                 /* Rescan start scanning in new node */
1606                 pn = n;
1607                 cindex = 0;
1608         }
1609
1610         *tn = pn;
1611         return NULL; /* Root of trie */
1612 found:
1613         /* if we are at the limit for keys just return NULL for the tnode */
1614         *tn = pn;
1615         return n;
1616 }
1617
1618 static void fib_trie_free(struct fib_table *tb)
1619 {
1620         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1621         struct key_vector *pn = t->kv;
1622         unsigned long cindex = 1;
1623         struct hlist_node *tmp;
1624         struct fib_alias *fa;
1625
1626         /* walk trie in reverse order and free everything */
1627         for (;;) {
1628                 struct key_vector *n;
1629
1630                 if (!(cindex--)) {
1631                         t_key pkey = pn->key;
1632
1633                         if (IS_TRIE(pn))
1634                                 break;
1635
1636                         n = pn;
1637                         pn = node_parent(pn);
1638
1639                         /* drop emptied tnode */
1640                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1641                         node_free(n);
1642
1643                         cindex = get_index(pkey, pn);
1644
1645                         continue;
1646                 }
1647
1648                 /* grab the next available node */
1649                 n = get_child(pn, cindex);
1650                 if (!n)
1651                         continue;
1652
1653                 if (IS_TNODE(n)) {
1654                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1655                         pn = n;
1656                         cindex = 1ul << n->bits;
1657
1658                         continue;
1659                 }
1660
1661                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1662                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1663                         alias_free_mem_rcu(fa);
1664                 }
1665
1666                 put_child_root(pn, n->key, NULL);
1667                 node_free(n);
1668         }
1669
1670 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1671         free_percpu(t->stats);
1672 #endif
1673         kfree(tb);
1674 }
1675
1676 struct fib_table *fib_trie_unmerge(struct fib_table *oldtb)
1677 {
1678         struct trie *ot = (struct trie *)oldtb->tb_data;
1679         struct key_vector *l, *tp = ot->kv;
1680         struct fib_table *local_tb;
1681         struct fib_alias *fa;
1682         struct trie *lt;
1683         t_key key = 0;
1684
1685         if (oldtb->tb_data == oldtb->__data)
1686                 return oldtb;
1687
1688         local_tb = fib_trie_table(RT_TABLE_LOCAL, NULL);
1689         if (!local_tb)
1690                 return NULL;
1691
1692         lt = (struct trie *)local_tb->tb_data;
1693
1694         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1695                 struct key_vector *local_l = NULL, *local_tp;
1696
1697                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1698                         struct fib_alias *new_fa;
1699
1700                         if (local_tb->tb_id != fa->tb_id)
1701                                 continue;
1702
1703                         /* clone fa for new local table */
1704                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1705                         if (!new_fa)
1706                                 goto out;
1707
1708                         memcpy(new_fa, fa, sizeof(*fa));
1709
1710                         /* insert clone into table */
1711                         if (!local_l)
1712                                 local_l = fib_find_node(lt, &local_tp, l->key);
1713
1714                         if (fib_insert_alias(lt, local_tp, local_l, new_fa,
1715                                              NULL, l->key))
1716                                 goto out;
1717                 }
1718
1719                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1720                 key = l->key + 1;
1721                 if (key < l->key)
1722                         break;
1723         }
1724
1725         return local_tb;
1726 out:
1727         fib_trie_free(local_tb);
1728
1729         return NULL;
1730 }
1731
1732 /* Caller must hold RTNL */
1733 void fib_table_flush_external(struct fib_table *tb)
1734 {
1735         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1736         struct key_vector *pn = t->kv;
1737         unsigned long cindex = 1;
1738         struct hlist_node *tmp;
1739         struct fib_alias *fa;
1740
1741         /* walk trie in reverse order */
1742         for (;;) {
1743                 unsigned char slen = 0;
1744                 struct key_vector *n;
1745
1746                 if (!(cindex--)) {
1747                         t_key pkey = pn->key;
1748
1749                         /* cannot resize the trie vector */
1750                         if (IS_TRIE(pn))
1751                                 break;
1752
1753                         /* resize completed node */
1754                         pn = resize(t, pn);
1755                         cindex = get_index(pkey, pn);
1756
1757                         continue;
1758                 }
1759
1760                 /* grab the next available node */
1761                 n = get_child(pn, cindex);
1762                 if (!n)
1763                         continue;
1764
1765                 if (IS_TNODE(n)) {
1766                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1767                         pn = n;
1768                         cindex = 1ul << n->bits;
1769
1770                         continue;
1771                 }
1772
1773                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1774                         struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1775
1776                         /* if alias was cloned to local then we just
1777                          * need to remove the local copy from main
1778                          */
1779                         if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1780                                 hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1781                                 alias_free_mem_rcu(fa);
1782                                 continue;
1783                         }
1784
1785                         /* record local slen */
1786                         slen = fa->fa_slen;
1787
1788                         if (!fi || !(fi->fib_flags & RTNH_F_OFFLOAD))
1789                                 continue;
1790
1791                         switchdev_fib_ipv4_del(n->key, KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1792                                                fi, fa->fa_tos, fa->fa_type,
1793                                                tb->tb_id);
1794                 }
1795
1796                 /* update leaf slen */
1797                 n->slen = slen;
1798
1799                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1800                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1801                         node_free(n);
1802                 }
1803         }
1804 }
1805
1806 /* Caller must hold RTNL. */
1807 int fib_table_flush(struct fib_table *tb)
1808 {
1809         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1810         struct key_vector *pn = t->kv;
1811         unsigned long cindex = 1;
1812         struct hlist_node *tmp;
1813         struct fib_alias *fa;
1814         int found = 0;
1815
1816         /* walk trie in reverse order */
1817         for (;;) {
1818                 unsigned char slen = 0;
1819                 struct key_vector *n;
1820
1821                 if (!(cindex--)) {
1822                         t_key pkey = pn->key;
1823
1824                         /* cannot resize the trie vector */
1825                         if (IS_TRIE(pn))
1826                                 break;
1827
1828                         /* resize completed node */
1829                         pn = resize(t, pn);
1830                         cindex = get_index(pkey, pn);
1831
1832                         continue;
1833                 }
1834
1835                 /* grab the next available node */
1836                 n = get_child(pn, cindex);
1837                 if (!n)
1838                         continue;
1839
1840                 if (IS_TNODE(n)) {
1841                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1842                         pn = n;
1843                         cindex = 1ul << n->bits;
1844
1845                         continue;
1846                 }
1847
1848                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1849                         struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1850
1851                         if (!fi || !(fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)) {
1852                                 slen = fa->fa_slen;
1853                                 continue;
1854                         }
1855
1856                         switchdev_fib_ipv4_del(n->key, KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1857                                                fi, fa->fa_tos, fa->fa_type,
1858                                                tb->tb_id);
1859                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1860                         fib_release_info(fa->fa_info);
1861                         alias_free_mem_rcu(fa);
1862                         found++;
1863                 }
1864
1865                 /* update leaf slen */
1866                 n->slen = slen;
1867
1868                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1869                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1870                         node_free(n);
1871                 }
1872         }
1873
1874         pr_debug("trie_flush found=%d\n", found);
1875         return found;
1876 }
1877
1878 static void __trie_free_rcu(struct rcu_head *head)
1879 {
1880         struct fib_table *tb = container_of(head, struct fib_table, rcu);
1881 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1882         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1883
1884         if (tb->tb_data == tb->__data)
1885                 free_percpu(t->stats);
1886 #endif /* CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
1887         kfree(tb);
1888 }
1889
1890 void fib_free_table(struct fib_table *tb)
1891 {
1892         call_rcu(&tb->rcu, __trie_free_rcu);
1893 }
1894
1895 static int fn_trie_dump_leaf(struct key_vector *l, struct fib_table *tb,
1896                              struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb)
1897 {
1898         __be32 xkey = htonl(l->key);
1899         struct fib_alias *fa;
1900         int i, s_i;
1901
1902         s_i = cb->args[4];
1903         i = 0;
1904
1905         /* rcu_read_lock is hold by caller */
1906         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1907                 if (i < s_i) {
1908                         i++;
1909                         continue;
1910                 }
1911
1912                 if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1913                         i++;
1914                         continue;
1915                 }
1916
1917                 if (fib_dump_info(skb, NETLINK_CB(cb->skb).portid,
1918                                   cb->nlh->nlmsg_seq,
1919                                   RTM_NEWROUTE,
1920                                   tb->tb_id,
1921                                   fa->fa_type,
1922                                   xkey,
1923                                   KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1924                                   fa->fa_tos,
1925                                   fa->fa_info, NLM_F_MULTI) < 0) {
1926                         cb->args[4] = i;
1927                         return -1;
1928                 }
1929                 i++;
1930         }
1931
1932         cb->args[4] = i;
1933         return skb->len;
1934 }
1935
1936 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
1937 int fib_table_dump(struct fib_table *tb, struct sk_buff *skb,
1938                    struct netlink_callback *cb)
1939 {
1940         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1941         struct key_vector *l, *tp = t->kv;
1942         /* Dump starting at last key.
1943          * Note: 0.0.0.0/0 (ie default) is first key.
1944          */
1945         int count = cb->args[2];
1946         t_key key = cb->args[3];
1947
1948         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1949                 if (fn_trie_dump_leaf(l, tb, skb, cb) < 0) {
1950                         cb->args[3] = key;
1951                         cb->args[2] = count;
1952                         return -1;
1953                 }
1954
1955                 ++count;
1956                 key = l->key + 1;
1957
1958                 memset(&cb->args[4], 0,
1959                        sizeof(cb->args) - 4*sizeof(cb->args[0]));
1960
1961                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1962                 if (key < l->key)
1963                         break;
1964         }
1965
1966         cb->args[3] = key;
1967         cb->args[2] = count;
1968
1969         return skb->len;
1970 }
1971
1972 void __init fib_trie_init(void)
1973 {
1974         fn_alias_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_alias",
1975                                           sizeof(struct fib_alias),
1976                                           0, SLAB_PANIC, NULL);
1977
1978         trie_leaf_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_trie",
1979                                            LEAF_SIZE,
1980                                            0, SLAB_PANIC, NULL);
1981 }
1982
1983 struct fib_table *fib_trie_table(u32 id, struct fib_table *alias)
1984 {
1985         struct fib_table *tb;
1986         struct trie *t;
1987         size_t sz = sizeof(*tb);
1988
1989         if (!alias)
1990                 sz += sizeof(struct trie);
1991
1992         tb = kzalloc(sz, GFP_KERNEL);
1993         if (!tb)
1994                 return NULL;
1995
1996         tb->tb_id = id;
1997         tb->tb_num_default = 0;
1998         tb->tb_data = (alias ? alias->__data : tb->__data);
1999
2000         if (alias)
2001                 return tb;
2002
2003         t = (struct trie *) tb->tb_data;
2004         t->kv[0].pos = KEYLENGTH;
2005         t->kv[0].slen = KEYLENGTH;
2006 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2007         t->stats = alloc_percpu(struct trie_use_stats);
2008         if (!t->stats) {
2009                 kfree(tb);
2010                 tb = NULL;
2011         }
2012 #endif
2013
2014         return tb;
2015 }
2016
2017 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2018 /* Depth first Trie walk iterator */
2019 struct fib_trie_iter {
2020         struct seq_net_private p;
2021         struct fib_table *tb;
2022         struct key_vector *tnode;
2023         unsigned int index;
2024         unsigned int depth;
2025 };
2026
2027 static struct key_vector *fib_trie_get_next(struct fib_trie_iter *iter)
2028 {
2029         unsigned long cindex = iter->index;
2030         struct key_vector *pn = iter->tnode;
2031         t_key pkey;
2032
2033         pr_debug("get_next iter={node=%p index=%d depth=%d}\n",
2034                  iter->tnode, iter->index, iter->depth);
2035
2036         while (!IS_TRIE(pn)) {
2037                 while (cindex < child_length(pn)) {
2038                         struct key_vector *n = get_child_rcu(pn, cindex++);
2039
2040                         if (!n)
2041                                 continue;
2042
2043                         if (IS_LEAF(n)) {
2044                                 iter->tnode = pn;
2045                                 iter->index = cindex;
2046                         } else {
2047                                 /* push down one level */
2048                                 iter->tnode = n;
2049                                 iter->index = 0;
2050                                 ++iter->depth;
2051                         }
2052
2053                         return n;
2054                 }
2055
2056                 /* Current node exhausted, pop back up */
2057                 pkey = pn->key;
2058                 pn = node_parent_rcu(pn);
2059                 cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
2060                 --iter->depth;
2061         }
2062
2063         /* record root node so further searches know we are done */
2064         iter->tnode = pn;
2065         iter->index = 0;
2066
2067         return NULL;
2068 }
2069
2070 static struct key_vector *fib_trie_get_first(struct fib_trie_iter *iter,
2071                                              struct trie *t)
2072 {
2073         struct key_vector *n, *pn;
2074
2075         if (!t)
2076                 return NULL;
2077
2078         pn = t->kv;
2079         n = rcu_dereference(pn->tnode[0]);
2080         if (!n)
2081                 return NULL;
2082
2083         if (IS_TNODE(n)) {
2084                 iter->tnode = n;
2085                 iter->index = 0;
2086                 iter->depth = 1;
2087         } else {
2088                 iter->tnode = pn;
2089                 iter->index = 0;
2090                 iter->depth = 0;
2091         }
2092
2093         return n;
2094 }
2095
2096 static void trie_collect_stats(struct trie *t, struct trie_stat *s)
2097 {
2098         struct key_vector *n;
2099         struct fib_trie_iter iter;
2100
2101         memset(s, 0, sizeof(*s));
2102
2103         rcu_read_lock();
2104         for (n = fib_trie_get_first(&iter, t); n; n = fib_trie_get_next(&iter)) {
2105                 if (IS_LEAF(n)) {
2106                         struct fib_alias *fa;
2107
2108                         s->leaves++;
2109                         s->totdepth += iter.depth;
2110                         if (iter.depth > s->maxdepth)
2111                                 s->maxdepth = iter.depth;
2112
2113                         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list)
2114                                 ++s->prefixes;
2115                 } else {
2116                         s->tnodes++;
2117                         if (n->bits < MAX_STAT_DEPTH)
2118                                 s->nodesizes[n->bits]++;
2119                         s->nullpointers += tn_info(n)->empty_children;
2120                 }
2121         }
2122         rcu_read_unlock();
2123 }
2124
2125 /*
2126  *      This outputs /proc/net/fib_triestats
2127  */
2128 static void trie_show_stats(struct seq_file *seq, struct trie_stat *stat)
2129 {
2130         unsigned int i, max, pointers, bytes, avdepth;
2131
2132         if (stat->leaves)
2133                 avdepth = stat->totdepth*100 / stat->leaves;
2134         else
2135                 avdepth = 0;
2136
2137         seq_printf(seq, "\tAver depth:     %u.%02d\n",
2138                    avdepth / 100, avdepth % 100);
2139         seq_printf(seq, "\tMax depth:      %u\n", stat->maxdepth);
2140
2141         seq_printf(seq, "\tLeaves:         %u\n", stat->leaves);
2142         bytes = LEAF_SIZE * stat->leaves;
2143
2144         seq_printf(seq, "\tPrefixes:       %u\n", stat->prefixes);
2145         bytes += sizeof(struct fib_alias) * stat->prefixes;
2146
2147         seq_printf(seq, "\tInternal nodes: %u\n\t", stat->tnodes);
2148         bytes += TNODE_SIZE(0) * stat->tnodes;
2149
2150         max = MAX_STAT_DEPTH;
2151         while (max > 0 && stat->nodesizes[max-1] == 0)
2152                 max--;
2153
2154         pointers = 0;
2155         for (i = 1; i < max; i++)
2156                 if (stat->nodesizes[i] != 0) {
2157                         seq_printf(seq, "  %u: %u",  i, stat->nodesizes[i]);
2158                         pointers += (1<<i) * stat->nodesizes[i];
2159                 }
2160         seq_putc(seq, '\n');
2161         seq_printf(seq, "\tPointers: %u\n", pointers);
2162
2163         bytes += sizeof(struct key_vector *) * pointers;
2164         seq_printf(seq, "Null ptrs: %u\n", stat->nullpointers);
2165         seq_printf(seq, "Total size: %u  kB\n", (bytes + 1023) / 1024);
2166 }
2167
2168 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2169 static void trie_show_usage(struct seq_file *seq,
2170                             const struct trie_use_stats __percpu *stats)
2171 {
2172         struct trie_use_stats s = { 0 };
2173         int cpu;
2174
2175         /* loop through all of the CPUs and gather up the stats */
2176         for_each_possible_cpu(cpu) {
2177                 const struct trie_use_stats *pcpu = per_cpu_ptr(stats, cpu);
2178
2179                 s.gets += pcpu->gets;
2180                 s.backtrack += pcpu->backtrack;
2181                 s.semantic_match_passed += pcpu->semantic_match_passed;
2182                 s.semantic_match_miss += pcpu->semantic_match_miss;
2183                 s.null_node_hit += pcpu->null_node_hit;
2184                 s.resize_node_skipped += pcpu->resize_node_skipped;
2185         }
2186
2187         seq_printf(seq, "\nCounters:\n---------\n");
2188         seq_printf(seq, "gets = %u\n", s.gets);
2189         seq_printf(seq, "backtracks = %u\n", s.backtrack);
2190         seq_printf(seq, "semantic match passed = %u\n",
2191                    s.semantic_match_passed);
2192         seq_printf(seq, "semantic match miss = %u\n", s.semantic_match_miss);
2193         seq_printf(seq, "null node hit= %u\n", s.null_node_hit);
2194         seq_printf(seq, "skipped node resize = %u\n\n", s.resize_node_skipped);
2195 }
2196 #endif /*  CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
2197
2198 static void fib_table_print(struct seq_file *seq, struct fib_table *tb)
2199 {
2200         if (tb->tb_id == RT_TABLE_LOCAL)
2201                 seq_puts(seq, "Local:\n");
2202         else if (tb->tb_id == RT_TABLE_MAIN)
2203                 seq_puts(seq, "Main:\n");
2204         else
2205                 seq_printf(seq, "Id %d:\n", tb->tb_id);
2206 }
2207
2208
2209 static int fib_triestat_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2210 {
2211         struct net *net = (struct net *)seq->private;
2212         unsigned int h;
2213
2214         seq_printf(seq,
2215                    "Basic info: size of leaf:"
2216                    " %Zd bytes, size of tnode: %Zd bytes.\n",
2217                    LEAF_SIZE, TNODE_SIZE(0));
2218
2219         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2220                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2221                 struct fib_table *tb;
2222
2223                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2224                         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
2225                         struct trie_stat stat;
2226
2227                         if (!t)
2228                                 continue;
2229
2230                         fib_table_print(seq, tb);
2231
2232                         trie_collect_stats(t, &stat);
2233                         trie_show_stats(seq, &stat);
2234 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2235                         trie_show_usage(seq, t->stats);
2236 #endif
2237                 }
2238         }
2239
2240         return 0;
2241 }
2242
2243 static int fib_triestat_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2244 {
2245         return single_open_net(inode, file, fib_triestat_seq_show);
2246 }
2247
2248 static const struct file_operations fib_triestat_fops = {
2249         .owner  = THIS_MODULE,
2250         .open   = fib_triestat_seq_open,
2251         .read   = seq_read,
2252         .llseek = seq_lseek,
2253         .release = single_release_net,
2254 };
2255
2256 static struct key_vector *fib_trie_get_idx(struct seq_file *seq, loff_t pos)
2257 {
2258         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2259         struct net *net = seq_file_net(seq);
2260         loff_t idx = 0;
2261         unsigned int h;
2262
2263         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2264                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2265                 struct fib_table *tb;
2266
2267                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2268                         struct key_vector *n;
2269
2270                         for (n = fib_trie_get_first(iter,
2271                                                     (struct trie *) tb->tb_data);
2272                              n; n = fib_trie_get_next(iter))
2273                                 if (pos == idx++) {
2274                                         iter->tb = tb;
2275                                         return n;
2276                                 }
2277                 }
2278         }
2279
2280         return NULL;
2281 }
2282
2283 static void *fib_trie_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2284         __acquires(RCU)
2285 {
2286         rcu_read_lock();
2287         return fib_trie_get_idx(seq, *pos);
2288 }
2289
2290 static void *fib_trie_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2291 {
2292         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2293         struct net *net = seq_file_net(seq);
2294         struct fib_table *tb = iter->tb;
2295         struct hlist_node *tb_node;
2296         unsigned int h;
2297         struct key_vector *n;
2298
2299         ++*pos;
2300         /* next node in same table */
2301         n = fib_trie_get_next(iter);
2302         if (n)
2303                 return n;
2304
2305         /* walk rest of this hash chain */
2306         h = tb->tb_id & (FIB_TABLE_HASHSZ - 1);
2307         while ((tb_node = rcu_dereference(hlist_next_rcu(&tb->tb_hlist)))) {
2308                 tb = hlist_entry(tb_node, struct fib_table, tb_hlist);
2309                 n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2310                 if (n)
2311                         goto found;
2312         }
2313
2314         /* new hash chain */
2315         while (++h < FIB_TABLE_HASHSZ) {
2316                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2317                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2318                         n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2319                         if (n)
2320                                 goto found;
2321                 }
2322         }
2323         return NULL;
2324
2325 found:
2326         iter->tb = tb;
2327         return n;
2328 }
2329
2330 static void fib_trie_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2331         __releases(RCU)
2332 {
2333         rcu_read_unlock();
2334 }
2335
2336 static void seq_indent(struct seq_file *seq, int n)
2337 {
2338         while (n-- > 0)
2339                 seq_puts(seq, "   ");
2340 }
2341
2342 static inline const char *rtn_scope(char *buf, size_t len, enum rt_scope_t s)
2343 {
2344         switch (s) {
2345         case RT_SCOPE_UNIVERSE: return "universe";
2346         case RT_SCOPE_SITE:     return "site";
2347         case RT_SCOPE_LINK:     return "link";
2348         case RT_SCOPE_HOST:     return "host";
2349         case RT_SCOPE_NOWHERE:  return "nowhere";
2350         default:
2351                 snprintf(buf, len, "scope=%d", s);
2352                 return buf;
2353         }
2354 }
2355
2356 static const char *const rtn_type_names[__RTN_MAX] = {
2357         [RTN_UNSPEC] = "UNSPEC",
2358         [RTN_UNICAST] = "UNICAST",
2359         [RTN_LOCAL] = "LOCAL",
2360         [RTN_BROADCAST] = "BROADCAST",
2361         [RTN_ANYCAST] = "ANYCAST",
2362         [RTN_MULTICAST] = "MULTICAST",
2363         [RTN_BLACKHOLE] = "BLACKHOLE",
2364         [RTN_UNREACHABLE] = "UNREACHABLE",
2365         [RTN_PROHIBIT] = "PROHIBIT",
2366         [RTN_THROW] = "THROW",
2367         [RTN_NAT] = "NAT",
2368         [RTN_XRESOLVE] = "XRESOLVE",
2369 };
2370
2371 static inline const char *rtn_type(char *buf, size_t len, unsigned int t)
2372 {
2373         if (t < __RTN_MAX && rtn_type_names[t])
2374                 return rtn_type_names[t];
2375         snprintf(buf, len, "type %u", t);
2376         return buf;
2377 }
2378
2379 /* Pretty print the trie */
2380 static int fib_trie_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2381 {
2382         const struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2383         struct key_vector *n = v;
2384
2385         if (IS_TRIE(node_parent_rcu(n)))
2386                 fib_table_print(seq, iter->tb);
2387
2388         if (IS_TNODE(n)) {
2389                 __be32 prf = htonl(n->key);
2390
2391                 seq_indent(seq, iter->depth-1);
2392                 seq_printf(seq, "  +-- %pI4/%zu %u %u %u\n",
2393                            &prf, KEYLENGTH - n->pos - n->bits, n->bits,
2394                            tn_info(n)->full_children,
2395                            tn_info(n)->empty_children);
2396         } else {
2397                 __be32 val = htonl(n->key);
2398                 struct fib_alias *fa;
2399
2400                 seq_indent(seq, iter->depth);
2401                 seq_printf(seq, "  |-- %pI4\n", &val);
2402
2403                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
2404                         char buf1[32], buf2[32];
2405
2406                         seq_indent(seq, iter->depth + 1);
2407                         seq_printf(seq, "  /%zu %s %s",
2408                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2409                                    rtn_scope(buf1, sizeof(buf1),
2410                                              fa->fa_info->fib_scope),
2411                                    rtn_type(buf2, sizeof(buf2),
2412                                             fa->fa_type));
2413                         if (fa->fa_tos)
2414                                 seq_printf(seq, " tos=%d", fa->fa_tos);
2415                         seq_putc(seq, '\n');
2416                 }
2417         }
2418
2419         return 0;
2420 }
2421
2422 static const struct seq_operations fib_trie_seq_ops = {
2423         .start  = fib_trie_seq_start,
2424         .next   = fib_trie_seq_next,
2425         .stop   = fib_trie_seq_stop,
2426         .show   = fib_trie_seq_show,
2427 };
2428
2429 static int fib_trie_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2430 {
2431         return seq_open_net(inode, file, &fib_trie_seq_ops,
2432                             sizeof(struct fib_trie_iter));
2433 }
2434
2435 static const struct file_operations fib_trie_fops = {
2436         .owner  = THIS_MODULE,
2437         .open   = fib_trie_seq_open,
2438         .read   = seq_read,
2439         .llseek = seq_lseek,
2440         .release = seq_release_net,
2441 };
2442
2443 struct fib_route_iter {
2444         struct seq_net_private p;
2445         struct fib_table *main_tb;
2446         struct key_vector *tnode;
2447         loff_t  pos;
2448         t_key   key;
2449 };
2450
2451 static struct key_vector *fib_route_get_idx(struct fib_route_iter *iter,
2452                                             loff_t pos)
2453 {
2454         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2455         struct key_vector *l, **tp = &iter->tnode;
2456         struct trie *t;
2457         t_key key;
2458
2459         /* use cache location of next-to-find key */
2460         if (iter->pos > 0 && pos >= iter->pos) {
2461                 pos -= iter->pos;
2462                 key = iter->key;
2463         } else {
2464                 t = (struct trie *)tb->tb_data;
2465                 iter->tnode = t->kv;
2466                 iter->pos = 0;
2467                 key = 0;
2468         }
2469
2470         while ((l = leaf_walk_rcu(tp, key)) != NULL) {
2471                 key = l->key + 1;
2472                 iter->pos++;
2473
2474                 if (--pos <= 0)
2475                         break;
2476
2477                 l = NULL;
2478
2479                 /* handle unlikely case of a key wrap */
2480                 if (!key)
2481                         break;
2482         }
2483
2484         if (l)
2485                 iter->key = key;        /* remember it */
2486         else
2487                 iter->pos = 0;          /* forget it */
2488
2489         return l;
2490 }
2491
2492 static void *fib_route_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2493         __acquires(RCU)
2494 {
2495         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2496         struct fib_table *tb;
2497         struct trie *t;
2498
2499         rcu_read_lock();
2500
2501         tb = fib_get_table(seq_file_net(seq), RT_TABLE_MAIN);
2502         if (!tb)
2503                 return NULL;
2504
2505         iter->main_tb = tb;
2506
2507         if (*pos != 0)
2508                 return fib_route_get_idx(iter, *pos);
2509
2510         t = (struct trie *)tb->tb_data;
2511         iter->tnode = t->kv;
2512         iter->pos = 0;
2513         iter->key = 0;
2514
2515         return SEQ_START_TOKEN;
2516 }
2517
2518 static void *fib_route_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2519 {
2520         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2521         struct key_vector *l = NULL;
2522         t_key key = iter->key;
2523
2524         ++*pos;
2525
2526         /* only allow key of 0 for start of sequence */
2527         if ((v == SEQ_START_TOKEN) || key)
2528                 l = leaf_walk_rcu(&iter->tnode, key);
2529
2530         if (l) {
2531                 iter->key = l->key + 1;
2532                 iter->pos++;
2533         } else {
2534                 iter->pos = 0;
2535         }
2536
2537         return l;
2538 }
2539
2540 static void fib_route_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2541         __releases(RCU)
2542 {
2543         rcu_read_unlock();
2544 }
2545
2546 static unsigned int fib_flag_trans(int type, __be32 mask, const struct fib_info *fi)
2547 {
2548         unsigned int flags = 0;
2549
2550         if (type == RTN_UNREACHABLE || type == RTN_PROHIBIT)
2551                 flags = RTF_REJECT;
2552         if (fi && fi->fib_nh->nh_gw)
2553                 flags |= RTF_GATEWAY;
2554         if (mask == htonl(0xFFFFFFFF))
2555                 flags |= RTF_HOST;
2556         flags |= RTF_UP;
2557         return flags;
2558 }
2559
2560 /*
2561  *      This outputs /proc/net/route.
2562  *      The format of the file is not supposed to be changed
2563  *      and needs to be same as fib_hash output to avoid breaking
2564  *      legacy utilities
2565  */
2566 static int fib_route_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2567 {
2568         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2569         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2570         struct fib_alias *fa;
2571         struct key_vector *l = v;
2572         __be32 prefix;
2573
2574         if (v == SEQ_START_TOKEN) {
2575                 seq_printf(seq, "%-127s\n", "Iface\tDestination\tGateway "
2576                            "\tFlags\tRefCnt\tUse\tMetric\tMask\t\tMTU"
2577                            "\tWindow\tIRTT");
2578                 return 0;
2579         }
2580
2581         prefix = htonl(l->key);
2582
2583         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
2584                 const struct fib_info *fi = fa->fa_info;
2585                 __be32 mask = inet_make_mask(KEYLENGTH - fa->fa_slen);
2586                 unsigned int flags = fib_flag_trans(fa->fa_type, mask, fi);
2587
2588                 if ((fa->fa_type == RTN_BROADCAST) ||
2589                     (fa->fa_type == RTN_MULTICAST))
2590                         continue;
2591
2592                 if (fa->tb_id != tb->tb_id)
2593                         continue;
2594
2595                 seq_setwidth(seq, 127);
2596
2597                 if (fi)
2598                         seq_printf(seq,
2599                                    "%s\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2600                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2601                                    fi->fib_dev ? fi->fib_dev->name : "*",
2602                                    prefix,
2603                                    fi->fib_nh->nh_gw, flags, 0, 0,
2604                                    fi->fib_priority,
2605                                    mask,
2606                                    (fi->fib_advmss ?
2607                                     fi->fib_advmss + 40 : 0),
2608                                    fi->fib_window,
2609                                    fi->fib_rtt >> 3);
2610                 else
2611                         seq_printf(seq,
2612                                    "*\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2613                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2614                                    prefix, 0, flags, 0, 0, 0,
2615                                    mask, 0, 0, 0);
2616
2617                 seq_pad(seq, '\n');
2618         }
2619
2620         return 0;
2621 }
2622
2623 static const struct seq_operations fib_route_seq_ops = {
2624         .start  = fib_route_seq_start,
2625         .next   = fib_route_seq_next,
2626         .stop   = fib_route_seq_stop,
2627         .show   = fib_route_seq_show,
2628 };
2629
2630 static int fib_route_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2631 {
2632         return seq_open_net(inode, file, &fib_route_seq_ops,
2633                             sizeof(struct fib_route_iter));
2634 }
2635
2636 static const struct file_operations fib_route_fops = {
2637         .owner  = THIS_MODULE,
2638         .open   = fib_route_seq_open,
2639         .read   = seq_read,
2640         .llseek = seq_lseek,
2641         .release = seq_release_net,
2642 };
2643
2644 int __net_init fib_proc_init(struct net *net)
2645 {
2646         if (!proc_create("fib_trie", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_trie_fops))
2647                 goto out1;
2648
2649         if (!proc_create("fib_triestat", S_IRUGO, net->proc_net,
2650                          &fib_triestat_fops))
2651                 goto out2;
2652
2653         if (!proc_create("route", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_route_fops))
2654                 goto out3;
2655
2656         return 0;
2657
2658 out3:
2659         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2660 out2:
2661         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2662 out1:
2663         return -ENOMEM;
2664 }
2665
2666 void __net_exit fib_proc_exit(struct net *net)
2667 {
2668         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2669         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2670         remove_proc_entry("route", net->proc_net);
2671 }
2672
2673 #endif /* CONFIG_PROC_FS */