Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net
[cascardo/linux.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 (tp->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 -1) - "u" - 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         u16 nlflags = NLM_F_EXCL;
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                 nlflags &= ~NLM_F_EXCL;
1130
1131                 /* We have 2 goals:
1132                  * 1. Find exact match for type, scope, fib_info to avoid
1133                  * duplicate routes
1134                  * 2. Find next 'fa' (or head), NLM_F_APPEND inserts before it
1135                  */
1136                 fa_match = NULL;
1137                 fa_first = fa;
1138                 hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1139                         if ((fa->fa_slen != slen) ||
1140                             (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1141                             (fa->fa_tos != tos))
1142                                 break;
1143                         if (fa->fa_info->fib_priority != fi->fib_priority)
1144                                 break;
1145                         if (fa->fa_type == cfg->fc_type &&
1146                             fa->fa_info == fi) {
1147                                 fa_match = fa;
1148                                 break;
1149                         }
1150                 }
1151
1152                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_REPLACE) {
1153                         struct fib_info *fi_drop;
1154                         u8 state;
1155
1156                         nlflags |= NLM_F_REPLACE;
1157                         fa = fa_first;
1158                         if (fa_match) {
1159                                 if (fa == fa_match)
1160                                         err = 0;
1161                                 goto out;
1162                         }
1163                         err = -ENOBUFS;
1164                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1165                         if (!new_fa)
1166                                 goto out;
1167
1168                         fi_drop = fa->fa_info;
1169                         new_fa->fa_tos = fa->fa_tos;
1170                         new_fa->fa_info = fi;
1171                         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1172                         state = fa->fa_state;
1173                         new_fa->fa_state = state & ~FA_S_ACCESSED;
1174                         new_fa->fa_slen = fa->fa_slen;
1175                         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1176                         new_fa->fa_default = -1;
1177
1178                         err = switchdev_fib_ipv4_add(key, plen, fi,
1179                                                      new_fa->fa_tos,
1180                                                      cfg->fc_type,
1181                                                      cfg->fc_nlflags,
1182                                                      tb->tb_id);
1183                         if (err) {
1184                                 switchdev_fib_ipv4_abort(fi);
1185                                 kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1186                                 goto out;
1187                         }
1188
1189                         hlist_replace_rcu(&fa->fa_list, &new_fa->fa_list);
1190
1191                         alias_free_mem_rcu(fa);
1192
1193                         fib_release_info(fi_drop);
1194                         if (state & FA_S_ACCESSED)
1195                                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1196                         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen,
1197                                 tb->tb_id, &cfg->fc_nlinfo, nlflags);
1198
1199                         goto succeeded;
1200                 }
1201                 /* Error if we find a perfect match which
1202                  * uses the same scope, type, and nexthop
1203                  * information.
1204                  */
1205                 if (fa_match)
1206                         goto out;
1207
1208                 if (cfg->fc_nlflags & NLM_F_APPEND)
1209                         nlflags |= NLM_F_APPEND;
1210                 else
1211                         fa = fa_first;
1212         }
1213         err = -ENOENT;
1214         if (!(cfg->fc_nlflags & NLM_F_CREATE))
1215                 goto out;
1216
1217         nlflags |= NLM_F_CREATE;
1218         err = -ENOBUFS;
1219         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1220         if (!new_fa)
1221                 goto out;
1222
1223         new_fa->fa_info = fi;
1224         new_fa->fa_tos = tos;
1225         new_fa->fa_type = cfg->fc_type;
1226         new_fa->fa_state = 0;
1227         new_fa->fa_slen = slen;
1228         new_fa->tb_id = tb->tb_id;
1229         new_fa->fa_default = -1;
1230
1231         /* (Optionally) offload fib entry to switch hardware. */
1232         err = switchdev_fib_ipv4_add(key, plen, fi, tos, cfg->fc_type,
1233                                      cfg->fc_nlflags, tb->tb_id);
1234         if (err) {
1235                 switchdev_fib_ipv4_abort(fi);
1236                 goto out_free_new_fa;
1237         }
1238
1239         /* Insert new entry to the list. */
1240         err = fib_insert_alias(t, tp, l, new_fa, fa, key);
1241         if (err)
1242                 goto out_sw_fib_del;
1243
1244         if (!plen)
1245                 tb->tb_num_default++;
1246
1247         rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1248         rtmsg_fib(RTM_NEWROUTE, htonl(key), new_fa, plen, new_fa->tb_id,
1249                   &cfg->fc_nlinfo, nlflags);
1250 succeeded:
1251         return 0;
1252
1253 out_sw_fib_del:
1254         switchdev_fib_ipv4_del(key, plen, fi, tos, cfg->fc_type, tb->tb_id);
1255 out_free_new_fa:
1256         kmem_cache_free(fn_alias_kmem, new_fa);
1257 out:
1258         fib_release_info(fi);
1259 err:
1260         return err;
1261 }
1262
1263 static inline t_key prefix_mismatch(t_key key, struct key_vector *n)
1264 {
1265         t_key prefix = n->key;
1266
1267         return (key ^ prefix) & (prefix | -prefix);
1268 }
1269
1270 /* should be called with rcu_read_lock */
1271 int fib_table_lookup(struct fib_table *tb, const struct flowi4 *flp,
1272                      struct fib_result *res, int fib_flags)
1273 {
1274         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1275 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1276         struct trie_use_stats __percpu *stats = t->stats;
1277 #endif
1278         const t_key key = ntohl(flp->daddr);
1279         struct key_vector *n, *pn;
1280         struct fib_alias *fa;
1281         unsigned long index;
1282         t_key cindex;
1283
1284         trace_fib_table_lookup(tb->tb_id, flp);
1285
1286         pn = t->kv;
1287         cindex = 0;
1288
1289         n = get_child_rcu(pn, cindex);
1290         if (!n)
1291                 return -EAGAIN;
1292
1293 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1294         this_cpu_inc(stats->gets);
1295 #endif
1296
1297         /* Step 1: Travel to the longest prefix match in the trie */
1298         for (;;) {
1299                 index = get_cindex(key, n);
1300
1301                 /* This bit of code is a bit tricky but it combines multiple
1302                  * checks into a single check.  The prefix consists of the
1303                  * prefix plus zeros for the "bits" in the prefix. The index
1304                  * is the difference between the key and this value.  From
1305                  * this we can actually derive several pieces of data.
1306                  *   if (index >= (1ul << bits))
1307                  *     we have a mismatch in skip bits and failed
1308                  *   else
1309                  *     we know the value is cindex
1310                  *
1311                  * This check is safe even if bits == KEYLENGTH due to the
1312                  * fact that we can only allocate a node with 32 bits if a
1313                  * long is greater than 32 bits.
1314                  */
1315                 if (index >= (1ul << n->bits))
1316                         break;
1317
1318                 /* we have found a leaf. Prefixes have already been compared */
1319                 if (IS_LEAF(n))
1320                         goto found;
1321
1322                 /* only record pn and cindex if we are going to be chopping
1323                  * bits later.  Otherwise we are just wasting cycles.
1324                  */
1325                 if (n->slen > n->pos) {
1326                         pn = n;
1327                         cindex = index;
1328                 }
1329
1330                 n = get_child_rcu(n, index);
1331                 if (unlikely(!n))
1332                         goto backtrace;
1333         }
1334
1335         /* Step 2: Sort out leaves and begin backtracing for longest prefix */
1336         for (;;) {
1337                 /* record the pointer where our next node pointer is stored */
1338                 struct key_vector __rcu **cptr = n->tnode;
1339
1340                 /* This test verifies that none of the bits that differ
1341                  * between the key and the prefix exist in the region of
1342                  * the lsb and higher in the prefix.
1343                  */
1344                 if (unlikely(prefix_mismatch(key, n)) || (n->slen == n->pos))
1345                         goto backtrace;
1346
1347                 /* exit out and process leaf */
1348                 if (unlikely(IS_LEAF(n)))
1349                         break;
1350
1351                 /* Don't bother recording parent info.  Since we are in
1352                  * prefix match mode we will have to come back to wherever
1353                  * we started this traversal anyway
1354                  */
1355
1356                 while ((n = rcu_dereference(*cptr)) == NULL) {
1357 backtrace:
1358 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1359                         if (!n)
1360                                 this_cpu_inc(stats->null_node_hit);
1361 #endif
1362                         /* If we are at cindex 0 there are no more bits for
1363                          * us to strip at this level so we must ascend back
1364                          * up one level to see if there are any more bits to
1365                          * be stripped there.
1366                          */
1367                         while (!cindex) {
1368                                 t_key pkey = pn->key;
1369
1370                                 /* If we don't have a parent then there is
1371                                  * nothing for us to do as we do not have any
1372                                  * further nodes to parse.
1373                                  */
1374                                 if (IS_TRIE(pn))
1375                                         return -EAGAIN;
1376 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1377                                 this_cpu_inc(stats->backtrack);
1378 #endif
1379                                 /* Get Child's index */
1380                                 pn = node_parent_rcu(pn);
1381                                 cindex = get_index(pkey, pn);
1382                         }
1383
1384                         /* strip the least significant bit from the cindex */
1385                         cindex &= cindex - 1;
1386
1387                         /* grab pointer for next child node */
1388                         cptr = &pn->tnode[cindex];
1389                 }
1390         }
1391
1392 found:
1393         /* this line carries forward the xor from earlier in the function */
1394         index = key ^ n->key;
1395
1396         /* Step 3: Process the leaf, if that fails fall back to backtracing */
1397         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
1398                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1399                 int nhsel, err;
1400
1401                 if ((BITS_PER_LONG > KEYLENGTH) || (fa->fa_slen < KEYLENGTH)) {
1402                         if (index >= (1ul << fa->fa_slen))
1403                                 continue;
1404                 }
1405                 if (fa->fa_tos && fa->fa_tos != flp->flowi4_tos)
1406                         continue;
1407                 if (fi->fib_dead)
1408                         continue;
1409                 if (fa->fa_info->fib_scope < flp->flowi4_scope)
1410                         continue;
1411                 fib_alias_accessed(fa);
1412                 err = fib_props[fa->fa_type].error;
1413                 if (unlikely(err < 0)) {
1414 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1415                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1416 #endif
1417                         return err;
1418                 }
1419                 if (fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)
1420                         continue;
1421                 for (nhsel = 0; nhsel < fi->fib_nhs; nhsel++) {
1422                         const struct fib_nh *nh = &fi->fib_nh[nhsel];
1423                         struct in_device *in_dev = __in_dev_get_rcu(nh->nh_dev);
1424
1425                         if (nh->nh_flags & RTNH_F_DEAD)
1426                                 continue;
1427                         if (in_dev &&
1428                             IN_DEV_IGNORE_ROUTES_WITH_LINKDOWN(in_dev) &&
1429                             nh->nh_flags & RTNH_F_LINKDOWN &&
1430                             !(fib_flags & FIB_LOOKUP_IGNORE_LINKSTATE))
1431                                 continue;
1432                         if (!(flp->flowi4_flags & FLOWI_FLAG_SKIP_NH_OIF)) {
1433                                 if (flp->flowi4_oif &&
1434                                     flp->flowi4_oif != nh->nh_oif)
1435                                         continue;
1436                         }
1437
1438                         if (!(fib_flags & FIB_LOOKUP_NOREF))
1439                                 atomic_inc(&fi->fib_clntref);
1440
1441                         res->prefixlen = KEYLENGTH - fa->fa_slen;
1442                         res->nh_sel = nhsel;
1443                         res->type = fa->fa_type;
1444                         res->scope = fi->fib_scope;
1445                         res->fi = fi;
1446                         res->table = tb;
1447                         res->fa_head = &n->leaf;
1448 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1449                         this_cpu_inc(stats->semantic_match_passed);
1450 #endif
1451                         trace_fib_table_lookup_nh(nh);
1452
1453                         return err;
1454                 }
1455         }
1456 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1457         this_cpu_inc(stats->semantic_match_miss);
1458 #endif
1459         goto backtrace;
1460 }
1461 EXPORT_SYMBOL_GPL(fib_table_lookup);
1462
1463 static void fib_remove_alias(struct trie *t, struct key_vector *tp,
1464                              struct key_vector *l, struct fib_alias *old)
1465 {
1466         /* record the location of the previous list_info entry */
1467         struct hlist_node **pprev = old->fa_list.pprev;
1468         struct fib_alias *fa = hlist_entry(pprev, typeof(*fa), fa_list.next);
1469
1470         /* remove the fib_alias from the list */
1471         hlist_del_rcu(&old->fa_list);
1472
1473         /* if we emptied the list this leaf will be freed and we can sort
1474          * out parent suffix lengths as a part of trie_rebalance
1475          */
1476         if (hlist_empty(&l->leaf)) {
1477                 put_child_root(tp, l->key, NULL);
1478                 node_free(l);
1479                 trie_rebalance(t, tp);
1480                 return;
1481         }
1482
1483         /* only access fa if it is pointing at the last valid hlist_node */
1484         if (*pprev)
1485                 return;
1486
1487         /* update the trie with the latest suffix length */
1488         l->slen = fa->fa_slen;
1489         leaf_pull_suffix(tp, l);
1490 }
1491
1492 /* Caller must hold RTNL. */
1493 int fib_table_delete(struct fib_table *tb, struct fib_config *cfg)
1494 {
1495         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
1496         struct fib_alias *fa, *fa_to_delete;
1497         struct key_vector *l, *tp;
1498         u8 plen = cfg->fc_dst_len;
1499         u8 slen = KEYLENGTH - plen;
1500         u8 tos = cfg->fc_tos;
1501         u32 key;
1502
1503         if (plen > KEYLENGTH)
1504                 return -EINVAL;
1505
1506         key = ntohl(cfg->fc_dst);
1507
1508         if ((plen < KEYLENGTH) && (key << plen))
1509                 return -EINVAL;
1510
1511         l = fib_find_node(t, &tp, key);
1512         if (!l)
1513                 return -ESRCH;
1514
1515         fa = fib_find_alias(&l->leaf, slen, tos, 0, tb->tb_id);
1516         if (!fa)
1517                 return -ESRCH;
1518
1519         pr_debug("Deleting %08x/%d tos=%d t=%p\n", key, plen, tos, t);
1520
1521         fa_to_delete = NULL;
1522         hlist_for_each_entry_from(fa, fa_list) {
1523                 struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1524
1525                 if ((fa->fa_slen != slen) ||
1526                     (fa->tb_id != tb->tb_id) ||
1527                     (fa->fa_tos != tos))
1528                         break;
1529
1530                 if ((!cfg->fc_type || fa->fa_type == cfg->fc_type) &&
1531                     (cfg->fc_scope == RT_SCOPE_NOWHERE ||
1532                      fa->fa_info->fib_scope == cfg->fc_scope) &&
1533                     (!cfg->fc_prefsrc ||
1534                      fi->fib_prefsrc == cfg->fc_prefsrc) &&
1535                     (!cfg->fc_protocol ||
1536                      fi->fib_protocol == cfg->fc_protocol) &&
1537                     fib_nh_match(cfg, fi) == 0) {
1538                         fa_to_delete = fa;
1539                         break;
1540                 }
1541         }
1542
1543         if (!fa_to_delete)
1544                 return -ESRCH;
1545
1546         switchdev_fib_ipv4_del(key, plen, fa_to_delete->fa_info, tos,
1547                                cfg->fc_type, tb->tb_id);
1548
1549         rtmsg_fib(RTM_DELROUTE, htonl(key), fa_to_delete, plen, tb->tb_id,
1550                   &cfg->fc_nlinfo, 0);
1551
1552         if (!plen)
1553                 tb->tb_num_default--;
1554
1555         fib_remove_alias(t, tp, l, fa_to_delete);
1556
1557         if (fa_to_delete->fa_state & FA_S_ACCESSED)
1558                 rt_cache_flush(cfg->fc_nlinfo.nl_net);
1559
1560         fib_release_info(fa_to_delete->fa_info);
1561         alias_free_mem_rcu(fa_to_delete);
1562         return 0;
1563 }
1564
1565 /* Scan for the next leaf starting at the provided key value */
1566 static struct key_vector *leaf_walk_rcu(struct key_vector **tn, t_key key)
1567 {
1568         struct key_vector *pn, *n = *tn;
1569         unsigned long cindex;
1570
1571         /* this loop is meant to try and find the key in the trie */
1572         do {
1573                 /* record parent and next child index */
1574                 pn = n;
1575                 cindex = (key > pn->key) ? get_index(key, pn) : 0;
1576
1577                 if (cindex >> pn->bits)
1578                         break;
1579
1580                 /* descend into the next child */
1581                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1582                 if (!n)
1583                         break;
1584
1585                 /* guarantee forward progress on the keys */
1586                 if (IS_LEAF(n) && (n->key >= key))
1587                         goto found;
1588         } while (IS_TNODE(n));
1589
1590         /* this loop will search for the next leaf with a greater key */
1591         while (!IS_TRIE(pn)) {
1592                 /* if we exhausted the parent node we will need to climb */
1593                 if (cindex >= (1ul << pn->bits)) {
1594                         t_key pkey = pn->key;
1595
1596                         pn = node_parent_rcu(pn);
1597                         cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
1598                         continue;
1599                 }
1600
1601                 /* grab the next available node */
1602                 n = get_child_rcu(pn, cindex++);
1603                 if (!n)
1604                         continue;
1605
1606                 /* no need to compare keys since we bumped the index */
1607                 if (IS_LEAF(n))
1608                         goto found;
1609
1610                 /* Rescan start scanning in new node */
1611                 pn = n;
1612                 cindex = 0;
1613         }
1614
1615         *tn = pn;
1616         return NULL; /* Root of trie */
1617 found:
1618         /* if we are at the limit for keys just return NULL for the tnode */
1619         *tn = pn;
1620         return n;
1621 }
1622
1623 static void fib_trie_free(struct fib_table *tb)
1624 {
1625         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1626         struct key_vector *pn = t->kv;
1627         unsigned long cindex = 1;
1628         struct hlist_node *tmp;
1629         struct fib_alias *fa;
1630
1631         /* walk trie in reverse order and free everything */
1632         for (;;) {
1633                 struct key_vector *n;
1634
1635                 if (!(cindex--)) {
1636                         t_key pkey = pn->key;
1637
1638                         if (IS_TRIE(pn))
1639                                 break;
1640
1641                         n = pn;
1642                         pn = node_parent(pn);
1643
1644                         /* drop emptied tnode */
1645                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1646                         node_free(n);
1647
1648                         cindex = get_index(pkey, pn);
1649
1650                         continue;
1651                 }
1652
1653                 /* grab the next available node */
1654                 n = get_child(pn, cindex);
1655                 if (!n)
1656                         continue;
1657
1658                 if (IS_TNODE(n)) {
1659                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1660                         pn = n;
1661                         cindex = 1ul << n->bits;
1662
1663                         continue;
1664                 }
1665
1666                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1667                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1668                         alias_free_mem_rcu(fa);
1669                 }
1670
1671                 put_child_root(pn, n->key, NULL);
1672                 node_free(n);
1673         }
1674
1675 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1676         free_percpu(t->stats);
1677 #endif
1678         kfree(tb);
1679 }
1680
1681 struct fib_table *fib_trie_unmerge(struct fib_table *oldtb)
1682 {
1683         struct trie *ot = (struct trie *)oldtb->tb_data;
1684         struct key_vector *l, *tp = ot->kv;
1685         struct fib_table *local_tb;
1686         struct fib_alias *fa;
1687         struct trie *lt;
1688         t_key key = 0;
1689
1690         if (oldtb->tb_data == oldtb->__data)
1691                 return oldtb;
1692
1693         local_tb = fib_trie_table(RT_TABLE_LOCAL, NULL);
1694         if (!local_tb)
1695                 return NULL;
1696
1697         lt = (struct trie *)local_tb->tb_data;
1698
1699         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1700                 struct key_vector *local_l = NULL, *local_tp;
1701
1702                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1703                         struct fib_alias *new_fa;
1704
1705                         if (local_tb->tb_id != fa->tb_id)
1706                                 continue;
1707
1708                         /* clone fa for new local table */
1709                         new_fa = kmem_cache_alloc(fn_alias_kmem, GFP_KERNEL);
1710                         if (!new_fa)
1711                                 goto out;
1712
1713                         memcpy(new_fa, fa, sizeof(*fa));
1714
1715                         /* insert clone into table */
1716                         if (!local_l)
1717                                 local_l = fib_find_node(lt, &local_tp, l->key);
1718
1719                         if (fib_insert_alias(lt, local_tp, local_l, new_fa,
1720                                              NULL, l->key))
1721                                 goto out;
1722                 }
1723
1724                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1725                 key = l->key + 1;
1726                 if (key < l->key)
1727                         break;
1728         }
1729
1730         return local_tb;
1731 out:
1732         fib_trie_free(local_tb);
1733
1734         return NULL;
1735 }
1736
1737 /* Caller must hold RTNL */
1738 void fib_table_flush_external(struct fib_table *tb)
1739 {
1740         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1741         struct key_vector *pn = t->kv;
1742         unsigned long cindex = 1;
1743         struct hlist_node *tmp;
1744         struct fib_alias *fa;
1745
1746         /* walk trie in reverse order */
1747         for (;;) {
1748                 unsigned char slen = 0;
1749                 struct key_vector *n;
1750
1751                 if (!(cindex--)) {
1752                         t_key pkey = pn->key;
1753
1754                         /* cannot resize the trie vector */
1755                         if (IS_TRIE(pn))
1756                                 break;
1757
1758                         /* resize completed node */
1759                         pn = resize(t, pn);
1760                         cindex = get_index(pkey, pn);
1761
1762                         continue;
1763                 }
1764
1765                 /* grab the next available node */
1766                 n = get_child(pn, cindex);
1767                 if (!n)
1768                         continue;
1769
1770                 if (IS_TNODE(n)) {
1771                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1772                         pn = n;
1773                         cindex = 1ul << n->bits;
1774
1775                         continue;
1776                 }
1777
1778                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1779                         struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1780
1781                         /* if alias was cloned to local then we just
1782                          * need to remove the local copy from main
1783                          */
1784                         if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1785                                 hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1786                                 alias_free_mem_rcu(fa);
1787                                 continue;
1788                         }
1789
1790                         /* record local slen */
1791                         slen = fa->fa_slen;
1792
1793                         if (!fi || !(fi->fib_flags & RTNH_F_OFFLOAD))
1794                                 continue;
1795
1796                         switchdev_fib_ipv4_del(n->key, KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1797                                                fi, fa->fa_tos, fa->fa_type,
1798                                                tb->tb_id);
1799                 }
1800
1801                 /* update leaf slen */
1802                 n->slen = slen;
1803
1804                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1805                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1806                         node_free(n);
1807                 }
1808         }
1809 }
1810
1811 /* Caller must hold RTNL. */
1812 int fib_table_flush(struct fib_table *tb)
1813 {
1814         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1815         struct key_vector *pn = t->kv;
1816         unsigned long cindex = 1;
1817         struct hlist_node *tmp;
1818         struct fib_alias *fa;
1819         int found = 0;
1820
1821         /* walk trie in reverse order */
1822         for (;;) {
1823                 unsigned char slen = 0;
1824                 struct key_vector *n;
1825
1826                 if (!(cindex--)) {
1827                         t_key pkey = pn->key;
1828
1829                         /* cannot resize the trie vector */
1830                         if (IS_TRIE(pn))
1831                                 break;
1832
1833                         /* resize completed node */
1834                         pn = resize(t, pn);
1835                         cindex = get_index(pkey, pn);
1836
1837                         continue;
1838                 }
1839
1840                 /* grab the next available node */
1841                 n = get_child(pn, cindex);
1842                 if (!n)
1843                         continue;
1844
1845                 if (IS_TNODE(n)) {
1846                         /* record pn and cindex for leaf walking */
1847                         pn = n;
1848                         cindex = 1ul << n->bits;
1849
1850                         continue;
1851                 }
1852
1853                 hlist_for_each_entry_safe(fa, tmp, &n->leaf, fa_list) {
1854                         struct fib_info *fi = fa->fa_info;
1855
1856                         if (!fi || !(fi->fib_flags & RTNH_F_DEAD)) {
1857                                 slen = fa->fa_slen;
1858                                 continue;
1859                         }
1860
1861                         switchdev_fib_ipv4_del(n->key, KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1862                                                fi, fa->fa_tos, fa->fa_type,
1863                                                tb->tb_id);
1864                         hlist_del_rcu(&fa->fa_list);
1865                         fib_release_info(fa->fa_info);
1866                         alias_free_mem_rcu(fa);
1867                         found++;
1868                 }
1869
1870                 /* update leaf slen */
1871                 n->slen = slen;
1872
1873                 if (hlist_empty(&n->leaf)) {
1874                         put_child_root(pn, n->key, NULL);
1875                         node_free(n);
1876                 }
1877         }
1878
1879         pr_debug("trie_flush found=%d\n", found);
1880         return found;
1881 }
1882
1883 static void __trie_free_rcu(struct rcu_head *head)
1884 {
1885         struct fib_table *tb = container_of(head, struct fib_table, rcu);
1886 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
1887         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1888
1889         if (tb->tb_data == tb->__data)
1890                 free_percpu(t->stats);
1891 #endif /* CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
1892         kfree(tb);
1893 }
1894
1895 void fib_free_table(struct fib_table *tb)
1896 {
1897         call_rcu(&tb->rcu, __trie_free_rcu);
1898 }
1899
1900 static int fn_trie_dump_leaf(struct key_vector *l, struct fib_table *tb,
1901                              struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb)
1902 {
1903         __be32 xkey = htonl(l->key);
1904         struct fib_alias *fa;
1905         int i, s_i;
1906
1907         s_i = cb->args[4];
1908         i = 0;
1909
1910         /* rcu_read_lock is hold by caller */
1911         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
1912                 if (i < s_i) {
1913                         i++;
1914                         continue;
1915                 }
1916
1917                 if (tb->tb_id != fa->tb_id) {
1918                         i++;
1919                         continue;
1920                 }
1921
1922                 if (fib_dump_info(skb, NETLINK_CB(cb->skb).portid,
1923                                   cb->nlh->nlmsg_seq,
1924                                   RTM_NEWROUTE,
1925                                   tb->tb_id,
1926                                   fa->fa_type,
1927                                   xkey,
1928                                   KEYLENGTH - fa->fa_slen,
1929                                   fa->fa_tos,
1930                                   fa->fa_info, NLM_F_MULTI) < 0) {
1931                         cb->args[4] = i;
1932                         return -1;
1933                 }
1934                 i++;
1935         }
1936
1937         cb->args[4] = i;
1938         return skb->len;
1939 }
1940
1941 /* rcu_read_lock needs to be hold by caller from readside */
1942 int fib_table_dump(struct fib_table *tb, struct sk_buff *skb,
1943                    struct netlink_callback *cb)
1944 {
1945         struct trie *t = (struct trie *)tb->tb_data;
1946         struct key_vector *l, *tp = t->kv;
1947         /* Dump starting at last key.
1948          * Note: 0.0.0.0/0 (ie default) is first key.
1949          */
1950         int count = cb->args[2];
1951         t_key key = cb->args[3];
1952
1953         while ((l = leaf_walk_rcu(&tp, key)) != NULL) {
1954                 if (fn_trie_dump_leaf(l, tb, skb, cb) < 0) {
1955                         cb->args[3] = key;
1956                         cb->args[2] = count;
1957                         return -1;
1958                 }
1959
1960                 ++count;
1961                 key = l->key + 1;
1962
1963                 memset(&cb->args[4], 0,
1964                        sizeof(cb->args) - 4*sizeof(cb->args[0]));
1965
1966                 /* stop loop if key wrapped back to 0 */
1967                 if (key < l->key)
1968                         break;
1969         }
1970
1971         cb->args[3] = key;
1972         cb->args[2] = count;
1973
1974         return skb->len;
1975 }
1976
1977 void __init fib_trie_init(void)
1978 {
1979         fn_alias_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_alias",
1980                                           sizeof(struct fib_alias),
1981                                           0, SLAB_PANIC, NULL);
1982
1983         trie_leaf_kmem = kmem_cache_create("ip_fib_trie",
1984                                            LEAF_SIZE,
1985                                            0, SLAB_PANIC, NULL);
1986 }
1987
1988 struct fib_table *fib_trie_table(u32 id, struct fib_table *alias)
1989 {
1990         struct fib_table *tb;
1991         struct trie *t;
1992         size_t sz = sizeof(*tb);
1993
1994         if (!alias)
1995                 sz += sizeof(struct trie);
1996
1997         tb = kzalloc(sz, GFP_KERNEL);
1998         if (!tb)
1999                 return NULL;
2000
2001         tb->tb_id = id;
2002         tb->tb_num_default = 0;
2003         tb->tb_data = (alias ? alias->__data : tb->__data);
2004
2005         if (alias)
2006                 return tb;
2007
2008         t = (struct trie *) tb->tb_data;
2009         t->kv[0].pos = KEYLENGTH;
2010         t->kv[0].slen = KEYLENGTH;
2011 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2012         t->stats = alloc_percpu(struct trie_use_stats);
2013         if (!t->stats) {
2014                 kfree(tb);
2015                 tb = NULL;
2016         }
2017 #endif
2018
2019         return tb;
2020 }
2021
2022 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2023 /* Depth first Trie walk iterator */
2024 struct fib_trie_iter {
2025         struct seq_net_private p;
2026         struct fib_table *tb;
2027         struct key_vector *tnode;
2028         unsigned int index;
2029         unsigned int depth;
2030 };
2031
2032 static struct key_vector *fib_trie_get_next(struct fib_trie_iter *iter)
2033 {
2034         unsigned long cindex = iter->index;
2035         struct key_vector *pn = iter->tnode;
2036         t_key pkey;
2037
2038         pr_debug("get_next iter={node=%p index=%d depth=%d}\n",
2039                  iter->tnode, iter->index, iter->depth);
2040
2041         while (!IS_TRIE(pn)) {
2042                 while (cindex < child_length(pn)) {
2043                         struct key_vector *n = get_child_rcu(pn, cindex++);
2044
2045                         if (!n)
2046                                 continue;
2047
2048                         if (IS_LEAF(n)) {
2049                                 iter->tnode = pn;
2050                                 iter->index = cindex;
2051                         } else {
2052                                 /* push down one level */
2053                                 iter->tnode = n;
2054                                 iter->index = 0;
2055                                 ++iter->depth;
2056                         }
2057
2058                         return n;
2059                 }
2060
2061                 /* Current node exhausted, pop back up */
2062                 pkey = pn->key;
2063                 pn = node_parent_rcu(pn);
2064                 cindex = get_index(pkey, pn) + 1;
2065                 --iter->depth;
2066         }
2067
2068         /* record root node so further searches know we are done */
2069         iter->tnode = pn;
2070         iter->index = 0;
2071
2072         return NULL;
2073 }
2074
2075 static struct key_vector *fib_trie_get_first(struct fib_trie_iter *iter,
2076                                              struct trie *t)
2077 {
2078         struct key_vector *n, *pn;
2079
2080         if (!t)
2081                 return NULL;
2082
2083         pn = t->kv;
2084         n = rcu_dereference(pn->tnode[0]);
2085         if (!n)
2086                 return NULL;
2087
2088         if (IS_TNODE(n)) {
2089                 iter->tnode = n;
2090                 iter->index = 0;
2091                 iter->depth = 1;
2092         } else {
2093                 iter->tnode = pn;
2094                 iter->index = 0;
2095                 iter->depth = 0;
2096         }
2097
2098         return n;
2099 }
2100
2101 static void trie_collect_stats(struct trie *t, struct trie_stat *s)
2102 {
2103         struct key_vector *n;
2104         struct fib_trie_iter iter;
2105
2106         memset(s, 0, sizeof(*s));
2107
2108         rcu_read_lock();
2109         for (n = fib_trie_get_first(&iter, t); n; n = fib_trie_get_next(&iter)) {
2110                 if (IS_LEAF(n)) {
2111                         struct fib_alias *fa;
2112
2113                         s->leaves++;
2114                         s->totdepth += iter.depth;
2115                         if (iter.depth > s->maxdepth)
2116                                 s->maxdepth = iter.depth;
2117
2118                         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list)
2119                                 ++s->prefixes;
2120                 } else {
2121                         s->tnodes++;
2122                         if (n->bits < MAX_STAT_DEPTH)
2123                                 s->nodesizes[n->bits]++;
2124                         s->nullpointers += tn_info(n)->empty_children;
2125                 }
2126         }
2127         rcu_read_unlock();
2128 }
2129
2130 /*
2131  *      This outputs /proc/net/fib_triestats
2132  */
2133 static void trie_show_stats(struct seq_file *seq, struct trie_stat *stat)
2134 {
2135         unsigned int i, max, pointers, bytes, avdepth;
2136
2137         if (stat->leaves)
2138                 avdepth = stat->totdepth*100 / stat->leaves;
2139         else
2140                 avdepth = 0;
2141
2142         seq_printf(seq, "\tAver depth:     %u.%02d\n",
2143                    avdepth / 100, avdepth % 100);
2144         seq_printf(seq, "\tMax depth:      %u\n", stat->maxdepth);
2145
2146         seq_printf(seq, "\tLeaves:         %u\n", stat->leaves);
2147         bytes = LEAF_SIZE * stat->leaves;
2148
2149         seq_printf(seq, "\tPrefixes:       %u\n", stat->prefixes);
2150         bytes += sizeof(struct fib_alias) * stat->prefixes;
2151
2152         seq_printf(seq, "\tInternal nodes: %u\n\t", stat->tnodes);
2153         bytes += TNODE_SIZE(0) * stat->tnodes;
2154
2155         max = MAX_STAT_DEPTH;
2156         while (max > 0 && stat->nodesizes[max-1] == 0)
2157                 max--;
2158
2159         pointers = 0;
2160         for (i = 1; i < max; i++)
2161                 if (stat->nodesizes[i] != 0) {
2162                         seq_printf(seq, "  %u: %u",  i, stat->nodesizes[i]);
2163                         pointers += (1<<i) * stat->nodesizes[i];
2164                 }
2165         seq_putc(seq, '\n');
2166         seq_printf(seq, "\tPointers: %u\n", pointers);
2167
2168         bytes += sizeof(struct key_vector *) * pointers;
2169         seq_printf(seq, "Null ptrs: %u\n", stat->nullpointers);
2170         seq_printf(seq, "Total size: %u  kB\n", (bytes + 1023) / 1024);
2171 }
2172
2173 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2174 static void trie_show_usage(struct seq_file *seq,
2175                             const struct trie_use_stats __percpu *stats)
2176 {
2177         struct trie_use_stats s = { 0 };
2178         int cpu;
2179
2180         /* loop through all of the CPUs and gather up the stats */
2181         for_each_possible_cpu(cpu) {
2182                 const struct trie_use_stats *pcpu = per_cpu_ptr(stats, cpu);
2183
2184                 s.gets += pcpu->gets;
2185                 s.backtrack += pcpu->backtrack;
2186                 s.semantic_match_passed += pcpu->semantic_match_passed;
2187                 s.semantic_match_miss += pcpu->semantic_match_miss;
2188                 s.null_node_hit += pcpu->null_node_hit;
2189                 s.resize_node_skipped += pcpu->resize_node_skipped;
2190         }
2191
2192         seq_printf(seq, "\nCounters:\n---------\n");
2193         seq_printf(seq, "gets = %u\n", s.gets);
2194         seq_printf(seq, "backtracks = %u\n", s.backtrack);
2195         seq_printf(seq, "semantic match passed = %u\n",
2196                    s.semantic_match_passed);
2197         seq_printf(seq, "semantic match miss = %u\n", s.semantic_match_miss);
2198         seq_printf(seq, "null node hit= %u\n", s.null_node_hit);
2199         seq_printf(seq, "skipped node resize = %u\n\n", s.resize_node_skipped);
2200 }
2201 #endif /*  CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS */
2202
2203 static void fib_table_print(struct seq_file *seq, struct fib_table *tb)
2204 {
2205         if (tb->tb_id == RT_TABLE_LOCAL)
2206                 seq_puts(seq, "Local:\n");
2207         else if (tb->tb_id == RT_TABLE_MAIN)
2208                 seq_puts(seq, "Main:\n");
2209         else
2210                 seq_printf(seq, "Id %d:\n", tb->tb_id);
2211 }
2212
2213
2214 static int fib_triestat_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2215 {
2216         struct net *net = (struct net *)seq->private;
2217         unsigned int h;
2218
2219         seq_printf(seq,
2220                    "Basic info: size of leaf:"
2221                    " %Zd bytes, size of tnode: %Zd bytes.\n",
2222                    LEAF_SIZE, TNODE_SIZE(0));
2223
2224         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2225                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2226                 struct fib_table *tb;
2227
2228                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2229                         struct trie *t = (struct trie *) tb->tb_data;
2230                         struct trie_stat stat;
2231
2232                         if (!t)
2233                                 continue;
2234
2235                         fib_table_print(seq, tb);
2236
2237                         trie_collect_stats(t, &stat);
2238                         trie_show_stats(seq, &stat);
2239 #ifdef CONFIG_IP_FIB_TRIE_STATS
2240                         trie_show_usage(seq, t->stats);
2241 #endif
2242                 }
2243         }
2244
2245         return 0;
2246 }
2247
2248 static int fib_triestat_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2249 {
2250         return single_open_net(inode, file, fib_triestat_seq_show);
2251 }
2252
2253 static const struct file_operations fib_triestat_fops = {
2254         .owner  = THIS_MODULE,
2255         .open   = fib_triestat_seq_open,
2256         .read   = seq_read,
2257         .llseek = seq_lseek,
2258         .release = single_release_net,
2259 };
2260
2261 static struct key_vector *fib_trie_get_idx(struct seq_file *seq, loff_t pos)
2262 {
2263         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2264         struct net *net = seq_file_net(seq);
2265         loff_t idx = 0;
2266         unsigned int h;
2267
2268         for (h = 0; h < FIB_TABLE_HASHSZ; h++) {
2269                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2270                 struct fib_table *tb;
2271
2272                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2273                         struct key_vector *n;
2274
2275                         for (n = fib_trie_get_first(iter,
2276                                                     (struct trie *) tb->tb_data);
2277                              n; n = fib_trie_get_next(iter))
2278                                 if (pos == idx++) {
2279                                         iter->tb = tb;
2280                                         return n;
2281                                 }
2282                 }
2283         }
2284
2285         return NULL;
2286 }
2287
2288 static void *fib_trie_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2289         __acquires(RCU)
2290 {
2291         rcu_read_lock();
2292         return fib_trie_get_idx(seq, *pos);
2293 }
2294
2295 static void *fib_trie_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2296 {
2297         struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2298         struct net *net = seq_file_net(seq);
2299         struct fib_table *tb = iter->tb;
2300         struct hlist_node *tb_node;
2301         unsigned int h;
2302         struct key_vector *n;
2303
2304         ++*pos;
2305         /* next node in same table */
2306         n = fib_trie_get_next(iter);
2307         if (n)
2308                 return n;
2309
2310         /* walk rest of this hash chain */
2311         h = tb->tb_id & (FIB_TABLE_HASHSZ - 1);
2312         while ((tb_node = rcu_dereference(hlist_next_rcu(&tb->tb_hlist)))) {
2313                 tb = hlist_entry(tb_node, struct fib_table, tb_hlist);
2314                 n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2315                 if (n)
2316                         goto found;
2317         }
2318
2319         /* new hash chain */
2320         while (++h < FIB_TABLE_HASHSZ) {
2321                 struct hlist_head *head = &net->ipv4.fib_table_hash[h];
2322                 hlist_for_each_entry_rcu(tb, head, tb_hlist) {
2323                         n = fib_trie_get_first(iter, (struct trie *) tb->tb_data);
2324                         if (n)
2325                                 goto found;
2326                 }
2327         }
2328         return NULL;
2329
2330 found:
2331         iter->tb = tb;
2332         return n;
2333 }
2334
2335 static void fib_trie_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2336         __releases(RCU)
2337 {
2338         rcu_read_unlock();
2339 }
2340
2341 static void seq_indent(struct seq_file *seq, int n)
2342 {
2343         while (n-- > 0)
2344                 seq_puts(seq, "   ");
2345 }
2346
2347 static inline const char *rtn_scope(char *buf, size_t len, enum rt_scope_t s)
2348 {
2349         switch (s) {
2350         case RT_SCOPE_UNIVERSE: return "universe";
2351         case RT_SCOPE_SITE:     return "site";
2352         case RT_SCOPE_LINK:     return "link";
2353         case RT_SCOPE_HOST:     return "host";
2354         case RT_SCOPE_NOWHERE:  return "nowhere";
2355         default:
2356                 snprintf(buf, len, "scope=%d", s);
2357                 return buf;
2358         }
2359 }
2360
2361 static const char *const rtn_type_names[__RTN_MAX] = {
2362         [RTN_UNSPEC] = "UNSPEC",
2363         [RTN_UNICAST] = "UNICAST",
2364         [RTN_LOCAL] = "LOCAL",
2365         [RTN_BROADCAST] = "BROADCAST",
2366         [RTN_ANYCAST] = "ANYCAST",
2367         [RTN_MULTICAST] = "MULTICAST",
2368         [RTN_BLACKHOLE] = "BLACKHOLE",
2369         [RTN_UNREACHABLE] = "UNREACHABLE",
2370         [RTN_PROHIBIT] = "PROHIBIT",
2371         [RTN_THROW] = "THROW",
2372         [RTN_NAT] = "NAT",
2373         [RTN_XRESOLVE] = "XRESOLVE",
2374 };
2375
2376 static inline const char *rtn_type(char *buf, size_t len, unsigned int t)
2377 {
2378         if (t < __RTN_MAX && rtn_type_names[t])
2379                 return rtn_type_names[t];
2380         snprintf(buf, len, "type %u", t);
2381         return buf;
2382 }
2383
2384 /* Pretty print the trie */
2385 static int fib_trie_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2386 {
2387         const struct fib_trie_iter *iter = seq->private;
2388         struct key_vector *n = v;
2389
2390         if (IS_TRIE(node_parent_rcu(n)))
2391                 fib_table_print(seq, iter->tb);
2392
2393         if (IS_TNODE(n)) {
2394                 __be32 prf = htonl(n->key);
2395
2396                 seq_indent(seq, iter->depth-1);
2397                 seq_printf(seq, "  +-- %pI4/%zu %u %u %u\n",
2398                            &prf, KEYLENGTH - n->pos - n->bits, n->bits,
2399                            tn_info(n)->full_children,
2400                            tn_info(n)->empty_children);
2401         } else {
2402                 __be32 val = htonl(n->key);
2403                 struct fib_alias *fa;
2404
2405                 seq_indent(seq, iter->depth);
2406                 seq_printf(seq, "  |-- %pI4\n", &val);
2407
2408                 hlist_for_each_entry_rcu(fa, &n->leaf, fa_list) {
2409                         char buf1[32], buf2[32];
2410
2411                         seq_indent(seq, iter->depth + 1);
2412                         seq_printf(seq, "  /%zu %s %s",
2413                                    KEYLENGTH - fa->fa_slen,
2414                                    rtn_scope(buf1, sizeof(buf1),
2415                                              fa->fa_info->fib_scope),
2416                                    rtn_type(buf2, sizeof(buf2),
2417                                             fa->fa_type));
2418                         if (fa->fa_tos)
2419                                 seq_printf(seq, " tos=%d", fa->fa_tos);
2420                         seq_putc(seq, '\n');
2421                 }
2422         }
2423
2424         return 0;
2425 }
2426
2427 static const struct seq_operations fib_trie_seq_ops = {
2428         .start  = fib_trie_seq_start,
2429         .next   = fib_trie_seq_next,
2430         .stop   = fib_trie_seq_stop,
2431         .show   = fib_trie_seq_show,
2432 };
2433
2434 static int fib_trie_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2435 {
2436         return seq_open_net(inode, file, &fib_trie_seq_ops,
2437                             sizeof(struct fib_trie_iter));
2438 }
2439
2440 static const struct file_operations fib_trie_fops = {
2441         .owner  = THIS_MODULE,
2442         .open   = fib_trie_seq_open,
2443         .read   = seq_read,
2444         .llseek = seq_lseek,
2445         .release = seq_release_net,
2446 };
2447
2448 struct fib_route_iter {
2449         struct seq_net_private p;
2450         struct fib_table *main_tb;
2451         struct key_vector *tnode;
2452         loff_t  pos;
2453         t_key   key;
2454 };
2455
2456 static struct key_vector *fib_route_get_idx(struct fib_route_iter *iter,
2457                                             loff_t pos)
2458 {
2459         struct key_vector *l, **tp = &iter->tnode;
2460         t_key key;
2461
2462         /* use cache location of next-to-find key */
2463         if (iter->pos > 0 && pos >= iter->pos) {
2464                 pos -= iter->pos;
2465                 key = iter->key;
2466         } else {
2467                 iter->pos = 0;
2468                 key = 0;
2469         }
2470
2471         while ((l = leaf_walk_rcu(tp, key)) != NULL) {
2472                 key = l->key + 1;
2473                 iter->pos++;
2474
2475                 if (--pos <= 0)
2476                         break;
2477
2478                 l = NULL;
2479
2480                 /* handle unlikely case of a key wrap */
2481                 if (!key)
2482                         break;
2483         }
2484
2485         if (l)
2486                 iter->key = key;        /* remember it */
2487         else
2488                 iter->pos = 0;          /* forget it */
2489
2490         return l;
2491 }
2492
2493 static void *fib_route_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2494         __acquires(RCU)
2495 {
2496         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2497         struct fib_table *tb;
2498         struct trie *t;
2499
2500         rcu_read_lock();
2501
2502         tb = fib_get_table(seq_file_net(seq), RT_TABLE_MAIN);
2503         if (!tb)
2504                 return NULL;
2505
2506         iter->main_tb = tb;
2507         t = (struct trie *)tb->tb_data;
2508         iter->tnode = t->kv;
2509
2510         if (*pos != 0)
2511                 return fib_route_get_idx(iter, *pos);
2512
2513         iter->pos = 0;
2514         iter->key = 0;
2515
2516         return SEQ_START_TOKEN;
2517 }
2518
2519 static void *fib_route_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2520 {
2521         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2522         struct key_vector *l = NULL;
2523         t_key key = iter->key;
2524
2525         ++*pos;
2526
2527         /* only allow key of 0 for start of sequence */
2528         if ((v == SEQ_START_TOKEN) || key)
2529                 l = leaf_walk_rcu(&iter->tnode, key);
2530
2531         if (l) {
2532                 iter->key = l->key + 1;
2533                 iter->pos++;
2534         } else {
2535                 iter->pos = 0;
2536         }
2537
2538         return l;
2539 }
2540
2541 static void fib_route_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2542         __releases(RCU)
2543 {
2544         rcu_read_unlock();
2545 }
2546
2547 static unsigned int fib_flag_trans(int type, __be32 mask, const struct fib_info *fi)
2548 {
2549         unsigned int flags = 0;
2550
2551         if (type == RTN_UNREACHABLE || type == RTN_PROHIBIT)
2552                 flags = RTF_REJECT;
2553         if (fi && fi->fib_nh->nh_gw)
2554                 flags |= RTF_GATEWAY;
2555         if (mask == htonl(0xFFFFFFFF))
2556                 flags |= RTF_HOST;
2557         flags |= RTF_UP;
2558         return flags;
2559 }
2560
2561 /*
2562  *      This outputs /proc/net/route.
2563  *      The format of the file is not supposed to be changed
2564  *      and needs to be same as fib_hash output to avoid breaking
2565  *      legacy utilities
2566  */
2567 static int fib_route_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
2568 {
2569         struct fib_route_iter *iter = seq->private;
2570         struct fib_table *tb = iter->main_tb;
2571         struct fib_alias *fa;
2572         struct key_vector *l = v;
2573         __be32 prefix;
2574
2575         if (v == SEQ_START_TOKEN) {
2576                 seq_printf(seq, "%-127s\n", "Iface\tDestination\tGateway "
2577                            "\tFlags\tRefCnt\tUse\tMetric\tMask\t\tMTU"
2578                            "\tWindow\tIRTT");
2579                 return 0;
2580         }
2581
2582         prefix = htonl(l->key);
2583
2584         hlist_for_each_entry_rcu(fa, &l->leaf, fa_list) {
2585                 const struct fib_info *fi = fa->fa_info;
2586                 __be32 mask = inet_make_mask(KEYLENGTH - fa->fa_slen);
2587                 unsigned int flags = fib_flag_trans(fa->fa_type, mask, fi);
2588
2589                 if ((fa->fa_type == RTN_BROADCAST) ||
2590                     (fa->fa_type == RTN_MULTICAST))
2591                         continue;
2592
2593                 if (fa->tb_id != tb->tb_id)
2594                         continue;
2595
2596                 seq_setwidth(seq, 127);
2597
2598                 if (fi)
2599                         seq_printf(seq,
2600                                    "%s\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2601                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2602                                    fi->fib_dev ? fi->fib_dev->name : "*",
2603                                    prefix,
2604                                    fi->fib_nh->nh_gw, flags, 0, 0,
2605                                    fi->fib_priority,
2606                                    mask,
2607                                    (fi->fib_advmss ?
2608                                     fi->fib_advmss + 40 : 0),
2609                                    fi->fib_window,
2610                                    fi->fib_rtt >> 3);
2611                 else
2612                         seq_printf(seq,
2613                                    "*\t%08X\t%08X\t%04X\t%d\t%u\t"
2614                                    "%d\t%08X\t%d\t%u\t%u",
2615                                    prefix, 0, flags, 0, 0, 0,
2616                                    mask, 0, 0, 0);
2617
2618                 seq_pad(seq, '\n');
2619         }
2620
2621         return 0;
2622 }
2623
2624 static const struct seq_operations fib_route_seq_ops = {
2625         .start  = fib_route_seq_start,
2626         .next   = fib_route_seq_next,
2627         .stop   = fib_route_seq_stop,
2628         .show   = fib_route_seq_show,
2629 };
2630
2631 static int fib_route_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
2632 {
2633         return seq_open_net(inode, file, &fib_route_seq_ops,
2634                             sizeof(struct fib_route_iter));
2635 }
2636
2637 static const struct file_operations fib_route_fops = {
2638         .owner  = THIS_MODULE,
2639         .open   = fib_route_seq_open,
2640         .read   = seq_read,
2641         .llseek = seq_lseek,
2642         .release = seq_release_net,
2643 };
2644
2645 int __net_init fib_proc_init(struct net *net)
2646 {
2647         if (!proc_create("fib_trie", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_trie_fops))
2648                 goto out1;
2649
2650         if (!proc_create("fib_triestat", S_IRUGO, net->proc_net,
2651                          &fib_triestat_fops))
2652                 goto out2;
2653
2654         if (!proc_create("route", S_IRUGO, net->proc_net, &fib_route_fops))
2655                 goto out3;
2656
2657         return 0;
2658
2659 out3:
2660         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2661 out2:
2662         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2663 out1:
2664         return -ENOMEM;
2665 }
2666
2667 void __net_exit fib_proc_exit(struct net *net)
2668 {
2669         remove_proc_entry("fib_trie", net->proc_net);
2670         remove_proc_entry("fib_triestat", net->proc_net);
2671         remove_proc_entry("route", net->proc_net);
2672 }
2673
2674 #endif /* CONFIG_PROC_FS */